Hvad er et vandfald ud over begivenhedshorisonten for sorte huller?

En af de mest mystiske indbyggere i universet er sorte huller – objekter med tyngdekraft af en sådan styrke, at intet, ikke engang lys, kan undslippe deres “omfavnelser”. I mange år antog videnskabsmænd kun eksistensen af ​​sorte huller, og Albert Einstein var fuldstændig overbevist om, at disse rumbeboere for altid ville forblive usynlige for os. Heldigvis ændrede opdagelsen af ​​gravitationsbølger i 2017 alt: Uanset hvor paradoksalt det kan lyde, viste sorte huller sig at være et af de lyseste objekter i universets vidder. Det skyldes, at stoffet, der tiltrækkes af det sorte hul, skaber synlig stråling – netop denne «skygge» Vi ser det absorberede stof i fotografier af sorte huller, der er fløjet rundt i verden. Men hvordan dykker stof helt præcist ned i et sort hul, og hvad sker der med selve rumtidens stof i dette øjeblik? For nylig fandt fysikere svaret på dette spørgsmål, hvilket bekræfter en af ​​Einsteins centrale forudsigelser om de såkaldte «vandfald» sorte huller. Vi fortæller dig, hvad det er, og hvad det betyder for yderligere forskning.

Hvad er et vandfald hinsides begivenhedshorisonten for sorte huller? Fysikere har bekræftet, at rumtidens struktur gør et «endelig dyk» ved kanten af ​​et sort hul. Billede: symmetrymagazine.org. Foto.

Fysikere har bekræftet, at rumtidens struktur gennemgår et «endelig dyk» på kanten af ​​et sort hul. Billede: symmetrymagazine.org

Albert Einstein havde igen ret: ved kanten af ​​sorte huller er der et område, hvor stof ikke længere kan forblive i kredsløb og i stedet “falder” indad.

Indhold

  • 1 Rumlaboratorium
  • 2 Hvordan absorberer sorte huller stof?
  • 3 vandfald af sorte huller
  • 4 Hvad sker der inde i sorte huller?
  • 5 Einsteins geni

Rumlaboratoriet

Sorte huller er områder i rummet, hvor tyngdekraften dominerer. Disse usynlige kæmper dannes, når massive stjerner, efter at have opbrugt deres kernebrændsel, kollapser under deres egen enorme vægt. Den resulterende gravitationstiltrækning er så stærk, at ikke et enkelt objekt (ikke engang en foton) er i stand til at forlade begivenhedshorisonten (point of no return).

Sorte huller kommer i en række forskellige størrelser, fra sorte huller med stjernemasse, der er flere gange mere massive end Solen, til supermassive sorte huller, der lurer i galaksernes hjerter. Disse objekter har et ret skræmmende ry, men faktisk spiller sorte huller en afgørende rolle i dannelsen af ​​universet – de påvirker udviklingen og dannelsen af ​​galakser og er også en slags unikt laboratorium til at teste forståelsen af ​​de grundlæggende love i fysik.

Rumlaboratoriet. Massen af ​​supermassive sorte huller overstiger Solens masse millioner og milliarder af gange. billede: Nasa.com. Foto.

Massen af ​​supermassive sorte huller overstiger Solens masse millioner og milliarder af gange. billede: Nasa.com

På trods af det faktum, at sorte hullers hoveddiæt består af gas og støv, sluger disse rumbeboere alt, hvad der tilfældigvis er i nærheden, inklusive planeter, satellitter og endda stjerner. Dette betyder dog ikke, at sorte huller er beslægtet med kosmiske støvsugere – for at kunne vokse og leve af dem, har de faktisk brug for en stor lys skive af stof omkring sig.

For altid at være opmærksom på de seneste nyheder fra videnskabens og højteknologiens verden, abonner på vores kanal på Telegram – så du helt sikkert ikke går glip af noget interessant!

Hvordan absorberer sorte huller stof?

John Regan, en ansat ved Maynooth University i Storbritannien, sagde i et interview med Live Science, at sorte huller kan «drifte gennem galakser» og kun få af dem ender i et tæt miljø rigt på gas og støv, hvor de kan begynde at tage på i masse.

Sandsynligheden for, at et lille sort hul vil ende i sådan et miljø er ret lille, da de fleste sorte huller dannes i områder af rummet, hvor der stort set ikke er nogen gas at fodre på, siger Regan.

Det sorte huls tilvækstskive lyser klart. Billede: images.interestingengineering.com

Desuden, når disse rummonstre er omgivet af gas og støv, begynder de ikke umiddelbart at tiltrække og absorbere. I stedet danner stof en flad, hurtigt bevægende struktur omkring det sorte hul kaldet en tilvækstskive.. Inde i tilvækstskiven bliver stof stærkt opvarmet af tyngdekraften og lyser klart. Dette gør detektering af accretion-diske til en af ​​de nemmeste måder for astronomer at se sorte huller.

Mere om emnet: Hvad spiser sorte huller, og påvirker det deres udseende

Sorte huller er vokser, når materiale fra en hurtigt roterende skive gradvist bevæger sig fra den yderste kant af skiven til den inderste kant, der er tættest på det sorte hul. Derfra bliver det efterhånden «serveret» til begivenhedshorisonten for et sort hul – det punkt, hvorfra intet kan undslippe, ikke engang fotoner af selve lyset.

Sorte huls vandfald

Astronomer fremlagde for nylig det første observationsbevis for en nøgleforudsigelse af Einsteins tyngdekraftsteori vedrørende “vandfaldene” af sorte huller, der lurer i hele universet. Undersøgelsen bekræfter eksistensen af ​​en «subducerende region» omkring sorte huller, hvor stof stopper med at kredse om hullet og i stedetfalder lige indunder de kraftigste gravitationskræfter, der nogensinde er opdaget.

Forskningen blev ledet af Dr. Andrew Mummery og andre fysikere ved University of Oxford som en del af deres igangværende undersøgelse af kosmos mest mystiske skabninger. Holdet brugte røntgendata indsamlet af NuSTAR (NASA Nuclear Spectroscopic Telescope Array) og Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) rumteleskoper til at studere små sorte huller placeret relativt tæt på Jorden.

Sort hul vandfald. Sorte huller er de mest mystiske indbyggere i rummet. Billede: Nasa.com. Foto.

Sorte huller er de mest mystiske indbyggere i rummet. Billede: Nasa.com

Dette er interessant: Hvordan finder man ud af, hvad der er inde i sorte huller? Og hvad har gravitationsbølger med det at gøre?

Husk på, at Einsteins teori om tyngdekraft, i modsætning til Newtons teori, forudsiger, at partikler ikke sikkert kan bevæge sig i cirkulære baner tæt nok på et sort hul. I stedet “suser” de hurtigt hen imod den med en hastighed tæt på lysets hastighed. Værket, der er offentliggjort i Royal Astronomical Society's Monthly Notices, markerer første gang, videnskabsmænd har været i stand til at demonstrere præcis, hvordan dette sker.

Vores Undersøgelsen er den første se på, hvordan plasma adskilt fra den ydre kant af en stjerne ender i midten af ​​et sort hul, en proces, der foregår i et system omkring ti tusinde lysår væk, forklarer Mummery.

Der er mange sorte huller i galaksen, og nu har astronomer en stærk ny metode til at bruge dem til at studere de stærkeste gravitationsfelter, man kender. Einsteins teori forudsagde, at et sådant endeligt sammenbrud ville ske, men det er første gang, videnskabsmænd har været i stand til at påvise, at det rent faktisk sker.

Gå ikke glip af: Har sorte huller kvanteegenskaber?

Hvad sker der inde i sorte huller?

Bekræftelse af eksistensen af ​​«vandfald» sorte huller markerer en spændende ny udvikling i studiet af disse kosmiske objekter. Ifølge Mummery, «den endelige udstødning af plasma sker helt i kanten af ​​det sorte hul og viser, at stof reagerer på tyngdekraften på den størst mulige måde».

Astrofysikere har længe forsøgt at forstå, hvad der sker nær overfladen af ​​et sort hul ved at studere de stofskiver, der kredser omkring dem. Det er grunden til, at eksistensen af ​​”vandfald”, hvor det er umuligt at stoppe det sidste dyk ned i et sort hul, har været genstand for debat i mange årtier. Oxford-holdets opdagelse af dette område ved hjælp af røntgenteleskoper og data fra Den Internationale Rumstation (ISS) løser denne strid og åbner nye muligheder for forskning.

Hvad sker der inde i sorte huller? Teleskoper er de bedste assistenter til at studere universet. Billede: static.scientificamerican.com. Foto.

Teleskoper er de bedste assistenter til at studere universet. Billede: static.scientificamerican.com

Mens den nye undersøgelse fokuserer på små sorte huller tættere på Jorden, er et andet forskerhold fra University of Oxford en del af et europæisk initiativ til at bygge et nyt teleskop kaldet Africa Millimeter Telescope. Dette teleskop forventes atudvide evnen til at opnå direkte billeder af sorte huller væsentligtbåde i midten af ​​vores galakse og langt ud over dens grænser.

Sorte huller kan i øvrigt bruges som en kilde til uendelig energi

Nu agter forskerne for første gang at observere og filme begivenhedshorisonten for store sorte huller, som menes at tiltrække stof fra rummet til deres centrum i en spiral, mens de roterer. Sådanne sorte huller repræsenterer næsten utænkelige energikilder, og deres observation ville være endnu en vigtig milepæl i vores forståelse af disse fantastiske kosmiske objekter.

Einsteins geni

Mens vi fortsætter med at skubbe grænserne for vores forståelse af sorte huller, tjener de utrolige opdagelser gjort af et hold fysikere ved University of Oxford som et vidnesbyrd om den vedvarende kraft af Einsteins tyngdekraftsteori.

Således beviser eksistensen af ​​«vandfald» eller «fordybelsesområder» sorte huller og opdager de mest kraftfulde gravitationskræfter i galaksen, har forskere bevist behovet for nye metoder til at studere de mest ekstreme forhold (og objekter) i universet.

Nu har undersøgelsen af ​​sorte huller nået et nyt niveau. Billede: cdn.mos.cms.futurecdn.net

Med fremkomsten af ​​banebrydende teleskoper som Africa Millimeter Telescope står vi på tærsklen til en ny æra inden for sorte hul-forskning, der lover at afsløre hemmeligheder bag disse mystiske kosmiske monstre og bringer os tættere på at forstå de grundlæggende love, der styrer universet.


Date:

by