Mustat reiät ovat ehkä tunnetuimman maailmankaikkeuden outoja ja salaperäisimpiä esineitä. Kukaan ei ole nähnyt niitä, mutta tutkijat ovat varmoja siitä, että niitä on olemassa. Einstein ei vain ennusta heitä, vaan heidän läsnäolonsa vahvistaa epäsuorasti niiden vaikutus heidän ympäröivään avaruus-aikaan. Tiedämme jotain näistä esineistä, mutta emme tiedä vielä enemmän. Tutkijoiden mukaan mustien reikien ilmiön ja etenkin niiden keskuksissa tapahtuvien prosessien ymmärtäminen antaa meille paitsi ymmärtää myös antaa meille mahdollisuuden hallita luonnon perustavanlaatuisia voimia, esimerkiksi samaa painovoimaa.
Joka vuosi tutkijat raportoivat mustaan aukkoon liittyvistä löytöistä askel askeleelta, mikä johtaa heidän luonteensa ymmärtämiseen paremmin. Tänään puhumme kymmenestä viimeisimmästä.
Monia keskimassan mustia reikiä
Ehkä näkyvimpiä mustien aukkojen joukossa on ns. Keski- (tai keskimääräinen) massamusta. Nämä ovat mustia reikiä, joiden massa on huomattavasti suurempi kuin tähtimittaisten mustien reikien (10 - useista kymmenistä aurinkomassoista) massa, mutta paljon vähemmän kuin supermassiivisten mustien reikien (miljoonasta satoihin miljooniin aurinkomassoihin). Aiemmin oletettiin, että tämäntyyppistä mustaa reikää esiintyy paljon harvemmin kuin kaksi muuta luokkaa, mutta äskeinen löytö kumosi tämän mielipiteen.
Vuonna 2018 tutkijat löysivät paikan, jossa tällaisia esineitä löytyy yleisimmin. Toistaiseksi selittämättömistä syistä keskimassan mustia reikiä löytyy useimmiten pienten galaksien keskuksista. Kun tutkijat selvittivät sen, harvinainen musta aukko ei ollut enää harvinainen. Lisäksi tämä löytö voi auttaa ratkaisemaan toisen mustisiin reikiin liittyvän mysteerin.
Yksi nykyaikaisen tähtitieteen kiireellisimmistä kysymyksistä on supermassiivisten mustien reikien luonne. Tutkijat eivät voi ymmärtää, kuinka jotkut löydetyistä supermassiivisista mustista reikistä suhteellisen kompakteissa galakseissa ovat kasvaneet erittäin nopeasti kooltaan Ison räjähdyksen jälkeen. Ne samat keskimassan mustat aukot voivat osoittaa oikean vastauksen. Yhden oletuksen mukaan supermassiiviset mustat aukot olisivat voineet kasvaa keskimääräisen massan mustista reikistä, toisen mukaan - ne syntyivät alusta alkaen. Mutta miten? Tutkijat eivät vielä pysty antamaan tarkkaa vastausta, mutta näyttää siltä, että he alkavat liikkua oikeaan suuntaan.
Mainosvideo:
Salaperäisiä esineitä lähellä Jousimies A *
Jousimies A * on supermassiivinen musta aukko, joka sijaitsee galaksiamme keskellä. 2000-luvun alussa tutkijat löysivät kaksi salaperäistä kohdetta sen vieressä. Heidät kutsuttiin G-luokan esineiksi ja alun perin erehtyivät kaasu- ja pölypilviin. Salaperä alkoi, kun nämä esineet lähestyivät mustaa reikää. Objektit G1 ja G2 pystyivät jotenkin selviytymään sen sijaan, että niitä hajotettaisiin supermassiivisen mustan aukon voimakkaan painovoiman avulla.
Vuonna 2018 tutkijat löysivät vielä kolme G-luokan esinettä (G3, G4, G5) Jousimiehen A * läheisyydestä. Yli 12 vuoden aikana kerättyjen tietojen analysointi ei lopulta selventänyt kuvaa tähtitieteilijöille. Esineet herättävät huomiota epätavallisten ominaisuuksiensa vuoksi. Kaikilla viidellä G-esineellä on ominaiset visuaaliset allekirjoitukset kaasupilvistä, mutta ne käyttäytyvät kuin valtavan massan tähdet.
Tämän perusteella tutkijat ovat olettaneet, että he kohtasivat hyvin harvinaisen tyyppisiä tähtiä, epätavallisia galaksillemme. Tutkijat selittävät näiden esineiden ulkonäön ainutlaatuisilla olosuhteilla supermassiivisen mustan aukon läheisyydessä: Tässä binaaritähdet voivat voimakkaan painovoiman vaikutuksesta romahtaa muodostaen yhden suuren esineen, joka on verrattuna paksuihin kaasu- ja pölykuoriin. Siitä huolimatta tutkijat huomauttavat, että kaikilla esineillä ei ole samanlaisia kiertoratoja mustan aukon ympärillä, joten he eivät vielä pysty selittämään tarkalleen havaitsemansa ilmiön luonnetta.
Vanhin musta aukko
Vanhimman mustan aukon löytäminen ei ole vain ikäkysymys. Tämän vanhan miehen löytö voi auttaa meitä ratkaisemaan monia mielenkiintoisia mysteerejä, jotka liittyvät aikakauteen, jolloin maailmankaikkeuden ensimmäiset tähdet alkoivat vain syttyä.
Tutkijoiden mukaan vuonna 2017 löydetty musta aukko ULAS J1342 + 0928 syntyi vasta noin 690 miljoonaa vuotta suuren räjähdyksen jälkeen. Kun kosmos oli vain viisi prosenttia nykypäivän iästä, tämä musta aukko oli jo 800 miljoonaa kertaa aurinkojemme massa tänään.
Kohde sijaitsee noin 13,1 miljardia valovuotta maasta ja muodostuu maailmankaikkeuden alkuaikoina. Tätä ajanjaksoa kutsutaan usein uudelleensijoittamisen aikakaudeksi, jolloin galaksien ensimmäiset tähdet, galaksit, klusterit ja superklusterit alkoivat ilmestyä painovoiman vuoksi. Koko kuvaa reionisoitumisesta ei vieläkään ole selvää tutkijoille, joten tänä aikana ilmestyneet mustat aukot voivat varmasti olla mielenkiintoisimpia uuden tiedon lähteitä.
Kuten yllä todettiin, tutkijat eivät myöskään voi ymmärtää kuinka lyhyessä ajassa suuren iskun jälkeen mustat aukot pystyivät keräämään valtavan määrän massaa. Objektit, kuten ULAS J1342 + 0928, voivat valaista tätä kysymystä, mutta johtopäätösten tekemiseksi olisi kiva löytää ainakin muutama samanlainen avaruusdinosaurus. Valitettavasti uusintakauden aikaiset mustat aukot ovat erittäin harvinaisia.
Nopeimmin kasvava musta reikä
Vuonna 2018 tutkijat löysivät "nälkäisen" mustan aukon tunnetussa maailmankaikkeudessa. Joka päivä, joka toinen, se kuluttaa massaa, joka vastaa aurinkoomme massaa, minkä vuoksi se myös kasvaa nopeasti. Meille onneksi hän on hyvin kaukana. Jos tämä hirviö olisi Linnunradan keskustassa, silloin sen luomat röntgenkuvat steriloisivat maan kaikesta elämästä.
Kun tutkijat löysivät ensimmäisen valon kvasaarista J2157-3602, joka liittyy tähän mustaan aukkoon, sen ikäksi arvioitiin 12 miljardia vuotta. Heti kun tutkijat vahvistivat, että kvaasarin vieressä on todella musta aukko, sen massa oli jo noin 20 miljardia aurinkomassaa. Tällä hetkellä tähtitieteilijät eivät pysty selittämään syytä mustan aukon nopeaan kasvuun.
Ainoa, mitä tästä esineestä tiedetään, on, että sen ruokahalu lämmittää ympäröivän kaasun ja pölyn sellaiseen tilaan, että niiden kirkkaus varjostaa helposti melkein kaikkien taivaan tähtiä.
Piilotettu klusteri
Yksi galaksiklusteri voi sisältää satoja tai jopa tuhansia galakseja. Tutkijat pitävät näitä klustereita eräinä maailmankaikkeuden suurimmista esineistä. Luuletko, että sellaista huijaa on mahdotonta piilottaa yhdellä avaruusobjektilla? Olet väärässä. Yksi kvaasari osoittautui toisin.
Löydetty esine sai nimensä PKS1353-341, ja sen oli alun perin tarkoitettu olevan erillinen galaksi, uskomattoman kirkkaan keskialueen kanssa. Tähtitieteilijät Massachusetts Institute of Technologyssä vuonna 2018 löysivät kuitenkin totuuden, joka oli piilotettu useita vuosikymmeniä esineen löytämisen jälkeen. Kävi ilmi, että kohde ei ole galaksi, vaan yksi ainoa kvaasari (supermassiivisen mustan aukon ympäröivä kuuman kaasun alue), joka sijaitsee koko galaksiklusterin keskellä, joka sijaitsee 2,4 miljardia valovuotta maasta.
Kvasari oli niin kirkas, että se kirjaimellisesti pimensi koko ympäröivän tilan, joka sisälsi satoja galakseja. MIT: n tutkijat laskivat sen kirkkauden ja osoittautui, että se on 46 miljardia kertaa kirkkaampi kuin aurinko. Tutkijoiden mukaan tällainen äärimmäinen kirkkaus liittyy suuren määrän ympäröivän materiaalin imeytymiseen keskimmäiseen supermassiiviseen mustaan reikään.
Kaksoisjärjestelmät
Toinen mysteeri tutkijoille on niin kutsuttu kaksinkertainen, toisin sanoen pariksi muodostetut mustat aukot, jotka kiertävät toistensa ympärillä. Tutkijat ovat jo aiemmin havainneet mustien reikien törmäystapaukset. Kaksi tunnistettiin vuonna 2015 ja yksi vielä vuonna 2017. Yllättäen viimeksi mainitun ansiosta tutkijoista tuli ensimmäistä kertaa yhtä harvinaisen ilmiön todistajia.
Kahden mustan aukon törmäyksessä vastaanotetussa signaalissa havaittiin merkkejä avaruus-ajan gravitaatioväreistä - muutos painovoimakentässä, etenemässä kuin aallot. Tässä tapauksessa molempia mustia reikiä ei tuhottu, vaan ne sulautettiin yhdeksi kokonaisuudeksi - supermassiiviseksi mustaksi reikäksi, jopa kooltaan suurempi kuin sen esi-isät.
Tutkijoilla on kaksi olettamusta järjestelmien ulkoasun luonteesta binäärisistä mustista reikistä. Yhden mukaan binaariset mustat aukot ilmestyvät, kun binaariset tähtijärjestelmät kuolevat. Toisen mukaan mustia reikiä muodostuu toisistaan riippumattomasti ja sen jälkeen avaruudessa ajautuessa ne vetävät toisiaan painovoimien vaikutuksen alaisena.
Tappava kupla
Fyysikot ehdottivat vuonna 2018 toista apokalypsen skenaariota: Maan voisi tuhota mustat aukot. Vuotta aiemmin tiedemaailma juhli vahvistusta gravitaatioaaltojen löytämisestä - ilmiö, joka venyttää ja supistaa todellisuuden kudosta. Tämä voima on tappava.
Uudessa teoriassa Princetonin yliopiston tutkijat ennustivat yhtä skenaariota siitä, mitä voi tapahtua, jos korkeaenergisten kosmisten kataklüsmien seurauksena (esimerkiksi kun kaksi mustaa reikää tai kaksi neutronitähteä sulautuvat yhteen) syntyvät gravitaatioaallot törmäävät keskenään.
Havainnollistamiseksi gravitaatioaaltoja verrataan usein veden ympyröihin, jotka tapahtuvat kiveä heitettäessä. Jos hiukkanen tai esine liikkuu valon nopeudella, tason painovoima-aaltoja voi kuitenkin esiintyä. Tutkijoiden mukaan jos aallot ovat riittävän suuria, niin niiden törmäys voi luoda jättiläisen mustan aukon, joka muuttaa tilaa ja aikaa valtavan avaruusalueen alueella.
Jos tämä tapahtuu maapallon vieressä, niin ei vain kaikki elävät asiat, vaan myös itse planeetta ja koko aurinkokunta loppuu.
Rogue musta reikä
Tutkijat ovat toistuvasti miettineet mahdollisuutta, että galaksit voivat "poistua" niiden keskeisistä mustista reikistä. Tähtitieteilijät eivät kuitenkaan löytäneet pitkään aikaan todisteita tästä ilmiöstä. Mutta vuonna 2017 galaksi 3C186 esitteli avaruustutkijoita todellisella yllätys.
Tutkijoiden mukaan aikaisemmin galaksi 3C186 oli kaksi erillistä galaksia, jotka jossain historiansa vaiheessa sulautuivat yhteen. Uusi galaksi sai melko selkeät ääriviivat ja muodon väitetyn epäjärjestysrakenteen sijasta, mutta tärkein yllätys tuli sen keskustasta: Tutkijat, jotka olivat täynnä toiveita löytää supermassiivinen musta aukko siitä, eivät löytäneet mitään.
Myöhemmin musta aukko löydettiin edelleen, vain 35 000 valovuotta galaktisen keskuksen 3C186 päästä. Kun kaksi tähtiryhmää törmäsivät, niiden keskipitkä galaktinen musta reikä törmäsi, luomalla lopulta supermassiivisen mustan aukon. Tämä tapahtuma loi todennäköisesti erittäin voimakkaita painovoima-aaltoja, jotka työnivät tämän vastamuodostuneen mustan aukon ulos galaksista, tutkijat selittävät.
Tämä ei kuitenkaan osoittautunut niin helpoksi, tutkijat jatkavat. Mustan aukon poistaminen galaktisesta keskuksesta vaati energiaa, joka vastasi 100 miljoonan supernovan räjähdystä. Tutkijat eivät vieläkään ole selvittäneet, mitä siellä todella tapahtui, mutta on jo käymässä selväksi, että on voimia, jotka kestävät jopa itse mustien reikien voiman.
Mielenkiintoista on, että huijari musta aukko jatkaa liikkumista galaksinsa reunoja kohti. Nykyisellä nopeudella se poistuu kokonaan sen ulkopuolella noin 20 miljoonan vuoden kuluttua.
Käänteinen aika
Mustat reiät muodostuvat, kun tapahtuu riittävän massiivisen tähden painovoimainen romahtaminen (puristuminen) tai galaksin tai protogalaktisen kaasun keskiosan romahtaminen. Tällä hetkellä avaruuteen heitetään valtava määrä gammasäteilyä. Jälkimmäinen puolestaan on maailmankaikkeuden kirkkain sähkömagneettinen tapahtuma, jota tutkijat eivät vieläkään ymmärrä täysin.
Vuonna 2018 sieppatuista gammasäteistä löytyi hyvin omituisia merkkejä, jotka NASAn tutkijoiden mukaan voidaan tulkita "ajan kääntymiseksi". Tyypillisesti jokainen gammasäteily lähettää allekirjoitusaaltomuodon, joka ei koskaan toistu. Havaitut signaalit sisälsivät poikkeavuuksia, joita, kuten kävi ilmi, ei voitu selittää minkään teoreettisen mallin kannalta. Nämä signaalit olivat erityisiä aaltoilevia rakenteita, jotka kiertyivät ajoissa kuin niiden alku olisi purskeen lopussa ja lopun - purskeen ensimmäisissä hetkeissä.
Joillekin fyysikoille tällainen havainto riitti väittämään todisteita ajan kääntymisestä. Toisen ja todennäköisimmin realistisemman selityksen mukaan matkalla olevat gammasäteilysäteet saattavat törmätä johonkin aineeseen, joka antoi aalloille allekirjoituksen, jonka tutkijat hyväksyivät ajan myötä. On täysin mahdollista, että säteet osuvat jonkinlaiseen aineen kerääntymiseen, joka vaikutti niihin kuin heijastava pinta. Siitä huolimatta ei ole poissuljettua, että puhumme täysin uudesta fysiikan laista, jonka ensimmäinen esimerkki oli tutkijat vuonna 2018.
Kadonneiden universumien haamut
Tämän vuoden elokuussa brittiläinen fyysikko Oxfordin yliopistossa Roger Penrose antoi erittäin voimakkaan lausunnon. Hän ja hänen ryhmänsä väittävät, että ennen maailmankaikkeuden tulemista, toisin sanoen ennen isoa iskua, oli olemassa toinen maailmankaikkeus. Tämän johtopäätöksen johti sarja havaittuja mikroaaltotaustosäteilyn säteilyn poikkeavuuksia, jotka Penrose'n mukaan ovat kevyitä spiraaleja, jotka ovat jääneet mustista reikistä, jotka kuuluivat edelliseen maailmankaikkeuteen, joka oli olemassa ennen isoa iskua.
Yhdessä hänen teorioissaan entistä kuuluisampi brittiläinen fyysikko Stephen Hawking ehdotti, että mustat aukot häviäisivät suurimman osan hiukkasistaan. Näitä hypoteettisia hiukkasia kutsutaan gravitoneiksi. Heillä ei ole massaa, sähkö- tai muuta varausta, mutta samalla heillä on energiaa ja osallistuvat siksi gravitaatiovuorovaikutukseen.
Kun yksi maailmankaikkeus kuolee ja uusi ilmestyy, näistä gravitoneista tulee Penrose'n mukaan osa uutta maailmankaikkeutta. Tutkija ja hänen kollegansa ovat vakuuttuneita siitä, että löysivät nämä eloonjääneet "jäännökset" mikroaaltosäteilystä. He kutsuivat havaittuja valovirheitä "Stephen Hawkingin pisteiksi". Jos tutkijoiden havainnot vahvistetaan, kohtaamme vakavan tarkistuksen Big Bang -teoriaan.
Nikolay Khizhnyak