Černé díry jsou tmavé skvrny ve struktuře časoprostoru, neuvěřitelně husté singularity s tak silnou gravitací, že z jejich spár nemůže uniknout nic. Tráví svůj čas tím, že dělají jednu věc: hltáním hmoty. Dostaňte se dost blízko k černé díře a jste kosmické špagety, natažené na kousky, nasávané dovnitř, nikdy se nevracejte. Jednoduché a přímočaré, že?
Ale jak se ukazuje, černé díry jsou víc než pouhé kosmické vysavače. V roce 2019 fyzici nahlédli do temnoty bez temnoty a vyštěkli vůbec první obrázek černé díry. Dozvěděli se také více o tom, jak tato bizarní a neukojitelná zvířata fungují. Od jejich sklonu získat a ztratit vlasy, po jejich záhadné vnitřnosti, kam mohou vést, je zde 14 nových věcí, které jsme se dozvěděli o černých dírách v roce 2019.
Nezapomenutelný obraz
Po letech očekávání to bylo tady! Vědci v roce 2019 pořídili naprosto nezapomenutelný obraz černé díry M87, v srdci galaxie Virgo A, vzdálené asi 53 milionů světelných let. Úplně první detail singularity, zachycený sítí dalekohledů po celém světě, známý jako Event Horizon Telescope, vypadá jako zrnitý, malý bod obklopený rozmazaným oranžovým prstencem. Ale ten malý, pixelovaný obraz je ve skutečnosti černou dírou tak velkou jako sluneční soustava a 6,5 miliardkrát větší než naše slunce.
Ohnivá oranžová záře obklopující její černé srdce ohraničuje svůj horizont událostí, prstenec hmoty, který se víří kolem černé díry těsně před tím, než padne dovnitř. Když se tře proti jiné hmotě při vysokých rychlostech, produkuje energii a záře a vytváří akreční disk - odtud oranžový prsten.
Černé díry rostou vlasy a pak zase rostou plešatě
Letos jsme se dozvěděli, že černé díry mají vlasy, ale většinou jsou holohlavé jako kuličky. Co to přesně znamená? Historici věřili, že singularity jsou holohlavé nebo beztvaré, což znamená, že měly pouze tři vlastnosti: hmotnost, úhlovou hybnost a elektrický náboj. Všechno, co tyto nebeské Pac-Mans během celého života konzumovaly, bylo zamknuto za horizontem události a později nebylo možné získat žádné informace o stravovacích návycích černé díry.
Ale v roce 2016, pozdní fyzik Stephen Hawking, spolu s ostatními, publikoval dokument, který navrhuje, aby černé díry měly „vlasy“ nebo charakteristické rysy. Tyto chloupky byly jemným posunem v horizontu události, stejně jako Cauchyho horizontu - bodu, ve kterém došlo k převrácení příčiny a následku -, díky kterému by se černé díry od sebe odlišily. Alespoň, jak tvrdila studie z roku 2018, to byl případ takzvaných „extrémních“ černých děr nebo těch s maximálním elektrickým nábojem. Začátkem tohoto roku fyzikové zjistili, že i vlasy, které nejsou tak extrémní - ti, kteří se točí při téměř maximální rychlosti, ale bez poplatku, nebo ti, kteří mají maximální možný náboj, ale bez rotace - mohou mít také vlasy.
Ale jak se ukazuje, černé díry letmo vylíhnou pár chomáčků choulostivých "vlasů", z nichž všechny nakonec ztratí, hlásila Live Science v té době.
Právě teď je otázkou, zda jsou černé díry spíš jako pan T nebo Heather Locklearová, čistá spekulace. Ale největší detektor gravitačních vln na světě mohl brzy najít důkazy, které podporují jednu teorii před druhou, tvrdí odborníci.
Neskutečně velká černá díra
V listopadu vědci uvedli, že našli černou díru vzdálenou 15 000 světelných let, která byla tak masivní, že by neměla existovat. Překonali její existenci poté, co objevili hvězdu asi 8krát hmotnější než naše slunce, které vypadalo, že krouží v oblasti temného prázdného prostoru. Na základě toho, jak moc se tato hvězda kroutila, vypočítali, že hvězda pravděpodobně krouží po černé díře 70krát větší než naše slunce; Vědci si dříve mysleli, že hvězdné černé díry nebo ty, které se vytvářejí po pádu masivní hvězdy, by neměly mít hmotu více než 30krát větší než naše slunce - alespoň v galaxiích s podobným chemickým složením jako naše.
"Tento objev nás nutí znovu prozkoumat naše modely toho, jak se tvoří černé díry hvězdné hmoty," řekl ředitel laserového interferometru Gravitational-Wave Observatory (LIGO) a profesor David Reitze z University of Florida, který se studie nezúčastnil. prohlášení v té době.
O té nemožné černé díře ...
Bohužel, většinou se objevy, které se zdají být v rozporu s fyzikálními zákony, neobstojí. Tato černá díra, která se stala neuvěřitelně velkou, byla podle všeho možná nemožná, podle několika článků zveřejněných v prosinci v databázi arXiv.
Neskutečně velká černá díra byla pravděpodobně jen obyčejná černá díra a výzkumný tým, který původně drtil čísla, jednoduše udělal chybu při interpretaci světelných emisí přicházejících z binárního systému černá díra / hvězda. Studie publikované v arXiv zjistily, že zamlžují světlo od doprovodné hvězdy slabými emisemi, které by vycházely z akrečního disku černé díry nebo z prstence hmoty obíhajícího jeho ústa. .
Černé díry jako galaktické životní dárce
Černé díry jsou supervillainy v epickém příběhu vesmíru. Zabíjejí bez rozdílu. A nic na dosah není před nimi v bezpečí.
Těmto kosmickým zabijákům s kamennou tváří však může být více. Černé díry mohou být ve skutečnosti hnací silou galaxií. Podle listopadové studie černé díry ve svých stravovacích šílenstvích posílají do vesmíru také bubliny spalujícího horkého turbulentního plynu. Studie zjistila, že tato horká plazma může udržovat živé galaxie, které by se jinak ochladily a zemřely. Další studie, publikovaná v květnu, zjistila, že záření vyzařované černými dírami může pohánět mimozemský život - pokud existuje v zóně Goldilocks ne příliš daleko a ne příliš blízko středu galaxie. Jak se tyto černé díry živí, jejich záření a světlo mohou pohánět fotosyntézu a usnadňovat tvorbu biomolekulárních stavebních bloků života, tato studie zjistila.
Černé díry nemusí být černé díry vůbec
Nebo jsou černé díry prostě nepochopené. Jako, hlavně nepochopení. Divoká teorie navržená matematikem a fyzikem letos v létě naznačuje, že černé díry, jak je známe, nemusí existovat.
Podle Einsteina jsou černé díry nekonečně malé, nekonečně husté skvrny známé jako singularita, kde se matematika obecné relativity rozpadá. Ale podle nového výzkumu může mít běžné matematické zjednodušení používané k analýze teorie relativity vadu. V důsledku toho nemusí být černé díry vůbec singularitami. Místo toho to mohou být kapsy prostoru plněné temnou energií. A to by mohlo vysvětlit některá překvapivá zjištění největšího lovce gravitačních vln na světě.
Existují mini černé díry
Černé díry mohou být určitě velké, ale mohou být malé? Ukázalo se, že ve vesmíru by mohly existovat malé černé díry, asi poloviční než ty známé. Většina černých děr s pravidelnou hmotností má asi 5 až 6krát větší hmotnost než naše slunce.
V listopadu astronomové hleděli na okraje Mléčné dráhy, vzdálené asi 10 000 světelných let, a objevili slabé důkazy o černé díře asi 3,3krát větší než slunce. To je příliš velké na to, aby byla neutronová hvězda, ale menší než jakákoli známá černá díra. Takové černé díry byly předpovězeny, ale nikdy předtím nebyly spatřeny.
Černá díra Mléčné dráhy má světlice
Když už mluvíme o Mléčné dráze, supermasivní černá díra v naší domovské galaxii je až do něčeho velmi podivného. Akreční disk černé díry za normálních okolností svítí více, když je aktivnější, protože více hmoty se otírá dohromady a vytváří tření. V květnu bylo vše klidné pro střední černou díru Mléčné dráhy, Střelec A *.
Potom si astronomové všimli podivného vzplanutí, s černou dírou zářící nejjasnější astronomové, jaké kdy viděli, alespoň v infračerveném spektru.
Není jasné, co je za podivné vzplanutí, ale vědci se domnívají, že vzplanutí bylo způsobeno, když byl zaprášený předmět nebo hvězda těsně oholen Střelcem A *.
Největší černé díry se vytvořily v okamžiku
Masivní nebeské objekty, jako je Střelec A *, vypadají, jako by se měly tvořit navždy, ale ukáže se, že největší černé díry ve vesmíru se pravděpodobně vytvoří mrknutím oka, kosmicky řečeno.
Studie zveřejněná v červnu naznačovala, že v prvních 800 milionech let historie vesmíru se mohly tvořit supermasivní černé díry - a stačilo jen velké oblak plynu. Jak se plynové mraky akumulovaly a gravitačně vázaly, zhroutily by se pod svou vlastní hmotností a vytvořily malou černou díru, aniž by bylo zapotřebí hvězdné hvězdy supernovy. Tyto takzvané „černé černé díry s přímým zhroucením“ by potom pokračovaly v zvedání hmoty puchýřským tempem, které rostlo 10 000krát v rozpětí pouhých 150 milionů let.
V tu chvíli se prostě zastavili - zanechali za sebou superhmotné černé díry, které dnes dotýkají náš vesmír.
UFO létají z černých děr
Co je divnější než černá díra? UFO létající z jednoho. V tomto případě však UFO znamená ultrarychlý odtok a zdá se, že z akrečního disku černé díry vytéká horký vítr.
Studie zveřejněná v srpnu zjistila, že tyto UFO mohou vysvětlit, proč je prostor v blízkosti středu galaxií relativně nedostatek hmoty. Studie zjistila, že UFO z supermasivních černých děr v galaktických centrech se mohou chovat jako sněhové pluhy a odhazují veškerou další hmotu v bezprostřední blízkosti černé díry dále od jejího okraje.
Planet 9 může být ve skutečnosti černá díra
Když už mluvíme o neidentifikovaných objektech, tajemný nebeský objekt v naší sluneční soustavě známý jako Planet 9 může být ve skutečnosti černá díra o velikosti grapefruitu.
Existují nějaké podivné předměty, daleko za Neptunem, které se chovají, jako by byly ovládány gravitací nějakého blízkého objektu, který nevidíme. Obíhají daleko od ostatních osmi planet a zdá se, že jsou orientováni v jiné rovině.
Někteří teoretici provedli výpočty a dospěli k závěru, že tam venku je planeta - s vyhýbavou orbitou - to je asi 10 až 20krát větší množství Země. Ve studii zveřejněné v říjnu však jiní vědci, kteří dělali samostatné číslo drcení, zjistili, že malá prapůvodní černá díra, asi tak velká jako grapefruit, může také vysvětlit podivné chování těchto transneptunských objektů.
Posílání zpráv černou dírou by způsobilo, že by se vypařila
Černé díry by mohly být červí díry do alternativního vesmíru. Ale neobtěžujte se pokoušet poslat zprávu skrz červí díru někomu v tom mimozemském vesmíru.
V srpnu vědci zjistili, že odeslání i malé zprávy skrz černou díru by změnilo černou díru, čímž by se vypařilo. První zpráva, která má být vyslána červí dírou, by zmenšila přijímací černou díru o 30% a každá následující zpráva by černou díru dále zmenšila - zatímco by nesla stále méně informací. Po pouhé hrstce přenosů by zpráva neobsahovala žádné informace a přijímající černá díra by zmizela.
Cizinci mohli střílet lasery na černé díry
Pew! Pew! Pew! Černé díry nemusí živit jen mimozemské světy; mohou také umožnit mimozemšťanům navigaci v galaxii. Střílením laserů na černé díry mohli pokročilí mimozemšťané vyvinout fotony nebo světelné částice kolem gravitačních vrtů obklopujících černé díry. Tyto fotony se krouží kolem a vracejí se k přijímači, ale během tohoto procesu by si vysypaly hybnost černé díry a proměnily ji v energii. Když se foton vrátil, mohli mimozemšťané přeměnit tuto energii na hybnost, aby poháněli jejich pohyb galaxií, a tento proces se mohl znovu a znovu opakovat.
Možná vás budeme moci zachránit před černou dírou
Když přiblížíte horizont události černé díry, čas se zpomalí, natáhnete se jako špagety a roztrháte se na kousky, že? Ne tak rychle. Může existovat způsob, jak zachránit lidi z těchto nebeských pastí smrti, alespoň podle jedné spekulativní nové teorie.
Podle této teorie může existovat způsob, jak zamotat dvě černé díry. (Kvantové zapletení je podivný efekt, obvykle viditelný pouze v malém subatomickém měřítku, ve kterém jsou dvě částice nebo objekty neoddělitelně spojeny na velké vzdálenosti.) Nikdo nikdy nedokázal zamotat předměty, které jsou viditelné pouhým okem, ale za předpokladu, že tam bylo způsob, jak zamotat dva objekty tak masivní jako černé díry, může být možné je použít jako způsob, jak okamžitě teleportovat mezi dvěma místy. V tom případě, pokud jste náhodou upadli do černé díry, může existovat způsob, jak vás dostat ven - i když jindy a na jiném místě.
Spinning černé díry by mohly způsobit jemné hypersonické cestování
Připoutejte se, nasaďte si sluchátka potlačující hluk a relaxujte - chystáte se přejít do rotující černé díry. Jistě, existuje velká šance, že budete roztrháni na kousky a už vás nikdy neuvidí, ale alespoň někteří fyzici si myslí, že vstup do rotující černé díry může být ve skutečnosti úplně jiný zážitek. Ve skutečnosti mohou být rotující černé díry spíš jako jemné časové portály.
Předpokládejme, že existují červí díry a že do nich jsou černé díry. Některé typy superhmotných černých děr, jako je jemný gigant v srdci naší galaxie, se moc netočí. A nové výpočty naznačují, že cestování do takové černé díry by ani nevedlo k hrbolaté jízdě, protože její pomalá rotace by znamenala zanedbatelné zmenšování a protahování a byla by v dosahu napětí, které by kosmická loď mohla zvládnout.
