Fysikere oplever i øjeblikket en guldalder af ny viden om sorte huller. Siden 2015 har forskere været i stand til at modtage signaler direkte fra sorte huller vha gravitationsbølgeobservatorium med laserinterferometer (LINK), mens observatorier som f.eks Event Horizon-teleskopet (EHT), få de første billeder skygger af et sort hul. Dette år har ikke været nogen undtagelse, med en frisk høst af spændende og unikke resultater, der udvider horisonten for vores viden om sorte huller. Her tager vi et kig på nogle af de mest imponerende opdagelser i 2020.
Som for at bekræfte, at 2020 var året for forskning i sorte huller, er videnskabens vigtigste præstation Nobel pris - blev i oktober tildelt tre fysikere, hvis værker kaster lys over disse mystiske rumobjekters liv.
Roger Penrose fra University of Oxford i Storbritannien modtog halvdelen af prisen "for opdagelsen af, at dannelse af sorte hul er en robust forudsigelse af generel relativitetsteori," mens Andrea Guez fra University of California, Los Angeles og Reinhard Hansel fra University of Bonn og Institute for Extraterrestrial Physics Max Planck i Tyskland delte den anden halvdel "for opdagelsen af et supermassivt kompakt objekt i midten af vores galakse," sagde Det Kongelige Svenske Videnskabsakademi i en erklæring. Andrea Guez er kun den fjerde kvinde, der vinder Nobelprisen i fysik, efter Marie Curie i 1903, Maria Heppert-Mayer i 1963 og Donna Strickland i 2018.
LINK og dets europæiske modstykke Jomfruen observere sorte huller gennem gravitationsbølger i rumtidens stof, som dannes, når massive objekter svinger.
Der er allerede gjort flere imponerende opdagelser på anlæggene. Men i maj meddelte samarbejdet, at det havde opdaget den største kollision med et sort hul i historien. Den ene af dem er 85 gange større end Solens masse, og den anden er 66 gange større end Solens masse.Når de støder sammen danner de et sort hul, hvis masse overstiger Solens masse pr. 142 gange. Udover at sætte rekorder var fundet det første i den såkaldte "forbudte" zone af mellemstore sorte huller. Selvom astronomer har set små sorte huller på størrelse med vores Sol og ved, at kolossale huller, millioner af gange Solens masse, findes i galaksernes centre, har ingen tidligere fundet beviser for sorte huller i dette mellemområde. Hvordan de nøjagtigt blev dannet, er fortsat et mysterium, som videnskabsmænd nu forsøger at løse.
Kort efter Stort brag Universet var gennemsyret af varm og turbulent stråling. I nogle områder var energien tæt nok til teoretisk at kollapse i sig selv og danne et sort hul.
Selvom fysikere stadig ikke ved, om disse findes oprindelige sorte huller (PCD), på det seneste har de tænkt over, hvad der kunne ske, hvis de eksisterede. Adskillige artikler, herunder en udgivet i november, har foreslået, at disse sorte huller, hvoraf nogle vil være mindre end dem, der dannes af døende stjerner, muligvis kan udgøre mørkt stof, et ukendt stof, der udøver en gravitationspåvirkning på hele universet. I de kommende år udføres forsøg for at søge efter PCD, som enten vil bekræfte eller afkræfte deres eksistens.
Hvad hvis du tog de utroligt massive sorte huller i galaksernes centre og forstørrede dem med en faktor på 11? Det er, hvad forskerne foreslog i et papir i september, der diskuterede muligheden for "utroligt store sorte huller" (PLADER).
Disse objekter vil veje mindst 1 billion gange Solens masse, 10 gange mere end det største sorte hul, der i øjeblikket er kendt, det 66 milliarder solmassemonster kaldet TON 618. Nogle af SLAB'erne kan være dannet i det tidlige univers og skabt en anden klasse af primordiale sorte huller, hvilket betyder, at vi kunne se deres aftryk i den kosmiske mikrobølgebaggrund, da vores univers kun var 380 år gammelt. Andre kunne opdages ved at se på, hvordan de bøjer lyset fra fjerne stjerner, hvis en SLAB tilfældigvis er mellem os. Dette koncept er stadig hypotetisk, men det tiltrækker sig øget opmærksomhed.
De fleste af parrene af sorte huller detekteret af LIGO- og Jomfru-instrumenterne har omtrent samme masse. Men i april meddelte samarbejdet, at det så med den mest asymmetriske katastrofe.
De objekter, der stødte sammen i en afstand af omkring 2,4 milliarder lysår fra os, havde en masse på henholdsvis omkring 8 og 30 gange vores Sols masse. En sådan uventet begivenhed blev betragtet som sjælden nok til, at gravitationsbølgeinstallationer ikke ville bemærke det efter kun få år. Opdagelsen udfordrer disse antagelser og får forskere til at overveje muligheden for hierarkiske fusioner, hvor et sort hul kolliderer med et andet, og derefter smelter den resulterende rest sammen med et andet sort hul.
Når en massiv genstand nærmer sig et sort hul i en vis afstand, kan de ekstreme tyngdekræfter, der er til stede dér, rive objektet i lange tråde af materiale, der spredes overalt.
Denne proces kaldes i daglig tale spaghettificering, blev sjældent observeret, fordi de fleste sorte huller er omgivet af en skjult sky af gas og støv. Men i oktober lykkedes det astronomer fra European Southern Observatory at tage et billede Spaghettificering af stjernen i hidtil usete detaljer ved hjælp af både Very Large Telescope og New Technology Telescope. Denne begivenhed, kendt som AT 2019qiz, vil give forskere indsigt i sådanne fænomener og hjælpe dem med bedre at forstå tyngdekraften under ekstreme forhold.
Ingen ønsker at komme for tæt på et sort hul. Heldigvis så den kosmiske Pac-Man i maj kredsende om et par ledsagende stjerner kendt som H.R. 6819, er i en astronomisk sikker afstand fra sine partnere.
Det nye sorte hul lurer 1000 lysår fra Jorden i det sydlige stjernebillede Telescopium, tre gange tættere på end den tidligere rekordholder. Astronomer kan ikke direkte observere selve det sorte hul, men har været i stand til at udlede dets tilstedeværelse baseret på, hvordan det gravitationsmæssigt påvirker to andre objekter i systemet. Observatører på den sydlige halvkugle kan se stjernerne i HR 6819-systemet med det blotte øje ved at se på et stjernekort og se i stjernebilledet Telescopium, nær grænsen til stjernebilledet Pavo.
For at et sort hul kan dannes, skal stof og energi kollapse til et lille punkt med uendelig tæthed. Da sådanne uendeligheder burde være fysisk umulige, har teoretikere længe søgt en vej uden om et så mærkeligt resultat.
Ifølge strengteori, som erstatter alle partikler og kræfter med subatomære, vibrerende strenge, kan sorte huller vise sig at være noget endnu mere mærkeligt - et virvar af fundamentale strenge, som fuzzy garn. I oktober viste en undersøgelse, at hvis atomerne i neutronstjerner, en type stjernerest, der ikke er tæt nok til at danne et sort hul, faktisk var et bundt af strenge, så ville komprimering af disse strenge faktisk ikke danne et sort hul, men et fluffy kugle - der ville ligne det førnævnte garnnøgle. Den mærkelige idé er endnu ikke fuldt implementeret, men det er et af de mulige alternativer til at arbejde med uendelighed.
Ifølge fysikere skulle hvert sort hul være omgivet af såkaldte begivenhedshorisont - en grænse, som du, efter at være faldet, aldrig kommer ud. Men lige siden sorte huller først blev postuleret, har forskere stillet spørgsmålstegn ved, om en begivenhedshorisont er strengt nødvendig.
Kan der være et sort hul uden, såkaldte "nøgen" sort hul? Dette kan være farligt, fordi fysikkens kendte love bliver overtrådt inde i begivenhedshorisonten af et sort hul, og et nøgent sort hul kan ikke yde beskyttelsen af denne barriere. Mens de fleste teoretikere mener, at nøgenhed er en no-go for sorte huller, sagde en november-avis, at der er en måde at teste med sikkerhed. Tricket er at se efter forskelle i tilvækstskiverne eller ringene af gas og støv, der dannes ved tilførslen af det sorte hul, hvilket kan indikere en synlig forskel mellem nøgne og normale sorte huller.
Julen er kommet tidligt i år for sorte huls videnskabsmænd. I oktober udgav LIGO-observationssamfundet og dets europæiske modstykke Virgo et stort nyt katalog over snesevis af gravitationsbølgesignaler, opdaget i perioden fra april til september 2019.
De 39 begivenheder omfattede et væld af spændende opdagelser, såsom en massiv sort hul-fusion, der resulterede i en rest med massen af 142 sole, en ekstremt ensidig begivenhed med masser af objekter større end Solen, og et mystisk objekt, der dukkede op at være enten et lille sort hul eller en stor neutronstjerne. Forskerne var begejstrede over dataene, som viste, at objekterne i gennemsnit modtager et nyt signal hver femte dag, og planlægger at bruge det til bedre at forstå adfærden og hyppigheden af sorte huls fusioner.
Læs også:
Giv en kommentar