En av de mest mystiska invånarna i universum är svarta hål – föremål med gravitation av sådan styrka att ingenting, inte ens ljus, kan fly från deras “omfamningar”. Under många år antog forskare bara att det fanns svarta hål, och Albert Einstein var helt övertygad om att dessa rymdinvånare för alltid skulle förbli osynliga för oss. Lyckligtvis förändrade upptäckten av gravitationsvågor 2017 allt: hur paradoxalt det än kan låta, visade sig svarta hål vara ett av de ljusaste objekten i universums vidd. Det beror på att materien som attraheras av det svarta hålet skapar synlig strålning – just denna «skugga» Vi ser den absorberade materien i fotografier av svarta hål som har flugit runt i världen. Men exakt hur störtar materia ner i ett svart hål och vad händer med själva rymdtidens struktur i detta ögonblick? Nyligen hittade fysiker svaret på denna fråga, vilket bekräftar en av Einsteins nyckelförutsägelser om de så kallade «vattenfallen» svarta hål. Vi berättar vad det är och vad det betyder för vidare forskning.
Fysiker har bekräftat att rymdtidens struktur genomgår ett «slutsteg» på kanten av ett svart hål. Bild: symmetrymagazine.org
Albert Einstein hade rätt igen: vid kanten av svarta hål finns ett område där materia inte längre kan förbli i omloppsbana utan istället “faller” inåt.
Innehåll
- 1 rymdlaboratorium
- 2 Hur absorberar svarta hål materia?
- 3 svarta håls vattenfall
- 4 Vad händer inuti svarta hål?
- 5 Einsteins geni
Rymdlaboratoriet
Svarta hål är områden i rymden där gravitationen dominerar. Dessa osynliga jättar bildas när massiva stjärnor, efter att ha förbrukat sitt kärnbränsle, kollapsar under sin egen enorma vikt. Den resulterande gravitationsattraktionen är så stark att inte ett enda föremål (inte ens en foton) kan lämna händelsehorisonten (point of no return).
Svarta hål finns i en mängd olika storlekar, från svarta hål med stjärnmassa som är flera gånger mer massiva än solen, till supermassiva svarta hål som lurar i galaxernas hjärtan. Dessa objekt har ett ganska läskigt rykte, men i själva verket spelar svarta hål en avgörande roll i universums bildande – de påverkar utvecklingen och bildandet av galaxer, och är också ett slags unikt laboratorium för att testa förståelsen av de grundläggande lagarna för fysik.
Massan av supermassiva svarta hål överstiger solens massa miljoner och miljarder gånger. bild: Nasa.com
Trots att de svarta hålens huvudsakliga diet består av gas och damm, slukar dessa rymdinvånare allt som råkar vara i närheten, inklusive planeter, satelliter och till och med stjärnor. Detta betyder dock inte att svarta hål är besläktade med kosmiska dammsugare – för att kunna växa och livnära sig på dem behöver de faktiskt en stor ljus skiva av materia runt sig.
Att alltid vara medveten om dem. de senaste nyheterna från vetenskapens och högteknologins värld, prenumerera på vår kanal på Telegram – så att du definitivt inte missar något intressant!
Hur absorberar svarta hål materia?
John Regan, anställd vid Maynooth University i Storbritannien, sa i en intervju med Live Science att svarta hål kan «driva genom galaxer» och endast ett fåtal av dem hamnar i en tät miljö rik på gas och damm, där de kan börja få massa.
Sannolikheten att ett litet svart hål kommer att hamna i en sådan miljö är ganska liten, eftersom de flesta svarta hål bildas i områden i rymden där det praktiskt taget inte finns någon gas att mata på, säger Regan.
Det svarta hålets ansamlingsskiva lyser starkt. Bild: images.interestingengineering.com
Dessutom, när dessa rymdmonster är omgivna av gas och damm, börjar de inte omedelbart attrahera och absorbera. Istället bildar materia en platt, snabbrörlig struktur runt det svarta hålet som kallas en ackretionsskiva.. Inuti ansamlingsskivan blir materia starkt uppvärmd av gravitationen och lyser starkt. Detta gör att detektering av ackretionsskivor är ett av de enklaste sätten för astronomer att se svarta hål.
Mer om ämnet: Vad äter svarta hål och påverkar det deras utseende
Svarta hål är växer, när material från en snabbt snurrande skiva gradvis förflyttar sig från skivans ytterkant till den inre kanten närmast det svarta hålet. Därifrån «serveras det gradvis» till händelsehorisonten för ett svart hål – punkten från vilken ingenting kan fly, inte ens fotoner av ljuset självt.
Svarta håls vattenfall
Astronomer gav nyligen de första observationsbevisen för en nyckelförutsägelse av Einsteins gravitationsteori angående “vattenfallen” av svarta hål som lurar i hela universum. Studien bekräftar förekomsten av en «subducerande region» runt svarta hål, där materia slutar kretsa runt hålet och iställetfaller rakt inunder de mest kraftfulla gravitationskrafter som någonsin upptäckts.
Forskningen leddes av Dr Andrew Mummery och andra fysiker vid University of Oxford som en del av deras pågående studie av kosmos mest mystiska varelser. Teamet använde röntgendata som samlats in av rymdteleskopen NuSTAR (NASA Nuclear Spectroscopic Telescope Array) och Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) för att studera små svarta hål som ligger relativt nära jorden.
Svarta hål är de mest mystiska invånarna i rymden. Bild: Nasa.com
Det här är intressant: Hur tar man reda på vad som finns inuti svarta hål? Och vad har gravitationsvågor med det att göra?
Kom ihåg att Einsteins gravitationsteori, till skillnad från Newtons teori, förutspår att partiklar inte säkert kan röra sig i cirkulära banor tillräckligt nära ett svart hål. Istället “rusar” de snabbt mot den med en hastighet nära ljusets hastighet. Arbetet, publicerat i Royal Astronomical Society's Monthly Notices, markerar första gången forskare har kunnat visa exakt hur detta händer.
Vår Studien är den första titta på hur plasma separerat från ytterkanten av en stjärna hamnar i mitten av ett svart hål, en process som sker i ett system cirka tio tusen ljusår bort, förklarar Mummery.
Det finns många svarta hål i galaxen, och nu har astronomer en kraftfull ny metod att använda dem för att studera de starkaste gravitationsfälten som är kända. Einsteins teori förutspådde att en sådan slutgiltig kollaps skulle inträffa, men detta är första gången forskare har kunnat visa att det faktiskt händer.
Missa inte: Har svarta hål kvantegenskaper?
Vad händer inuti svarta hål?
Bekräftelse på förekomsten av «vattenfall» svarta hål markerar en spännande ny utveckling i studiet av dessa kosmiska objekt. Enligt Mummery, «det slutliga utstötningen av plasma sker i själva kanten av det svarta hålet och visar att materia reagerar på gravitationen på största möjliga sätt».
Astrofysiker har länge försökt förstå vad som händer nära ytan av ett svart hål genom att studera materiens skivor som kretsar runt dem. Det är därför som förekomsten av “vattenfall”, där det är omöjligt att stoppa den sista nedgången i ett svart hål, har varit föremål för debatt i många decennier. Oxford-teamets upptäckt av detta område med hjälp av röntgenteleskop och data från den internationella rymdstationen (ISS) löser denna tvist och öppnar nya möjligheter för forskning.
Teleskop är de bästa assistenterna för att studera universum. Bild: static.scientificamerican.com
Medan den nya studien fokuserar på små svarta hål närmare jorden, är ett andra forskarlag från University of Oxford en del av ett europeiskt initiativ för att bygga ett nytt teleskop kallat Africa Millimeter Telescope. Det här teleskopet förväntasavsevärt utöka möjligheten att få direkta bilder av svarta hålbåde i mitten av vår galax och långt utanför dess gränser.
Svarta hål kan förresten användas som en källa till oändlig energi
Nu tänker forskare för första gången observera och filma händelsehorisonten för stora svarta hål, som tros locka materia från rymden till deras centrum i en spiral när de roterar. Sådana svarta hål representerar nästan ofattbara energikällor, och deras observation skulle vara ytterligare en viktig milstolpe i vår förståelse av dessa fantastiska kosmiska objekt.
Einsteins geni
När vi fortsätter att tänja på gränserna för vår förståelse av svarta hål, tjänar de otroliga upptäckterna som gjorts av ett team av fysiker vid University of Oxford som ett bevis på den bestående kraften hos Einsteins gravitationsteori.
Detta bevisar att det finns &# 171;vattenfall» eller «nedsänkningsområden» svarta hål och upptäckt av de mest kraftfulla gravitationskrafterna i galaxen, har forskare bevisat behovet av nya metoder för att studera de mest extrema förhållandena (och objekten) i universum.
Nu har studiet av svarta hål nått en ny nivå. Bild: cdn.mos.cms.futurecdn.net
Med tillkomsten av banbrytande teleskop som Africa Millimeter Telescope står vi på tröskeln till en ny era inom forskning om svarta hål som lovar att avslöja dessa mystiska kosmiska monsters hemligheter och för oss närmare att förstå de grundläggande lagarna som styr universum.