Melnie caurumi, iespējams, ir visdīvainākie un noslēpumainākie objekti zināmajā Visumā. Neviens viņus nav redzējis, taču zinātnieki ir pārliecināti, ka tādi pastāv. Viņus ne tikai prognozē Einšteins, bet viņu klātbūtni netieši apstiprina arī viņu ietekme uz apkārtējo laika laiku. Mēs kaut ko zinām par šiem objektiem, bet mēs nezinām vēl vairāk. Pēc zinātnieku domām, izpratne par melno caurumu fenomenu un it īpaši tiem procesiem, kas notiek to centros, ļaus mums ne tikai izprast, bet arī dot mums iespēju kontrolēt pašus dabas pamatjēdzienus, piemēram, tādu pašu smagumu.
Katru gadu zinātnieki soli pa solim ziņo par atklājumiem, kas saistīti ar melnajiem caurumiem, kas ļauj tuvāk izprast viņu dabu. Šodien mēs runāsim par desmit jaunākajiem.
Daudzi vidējās masas melnie caurumi
Starp melno caurumu saimi, iespējams, visizcilākie ir tā sauktie vidējās (vai vidējās) masas melnie caurumi. Tie ir melnie caurumi, kuru masa ir daudz lielāka par zvaigžņu magnētisko caurumu masu (no 10 līdz vairākiem desmitiem saules masu), bet daudz mazāk nekā supermasīvie melnie caurumi (no miljona līdz simtiem miljonu saules masu). Iepriekš tika pieņemts, ka šāda veida melnais caurums rodas daudz retāk nekā pārējās divas norādītās klases, taču nesenais atklājums atspēkoja šo viedokli.
2018. gadā zinātnieki atrada vietu, kur visbiežāk tiek atrasti šādi objekti. Līdz šim neizskaidrojamu iemeslu dēļ vidējas masas melnie caurumi visbiežāk atrodas mazo galaktiku centros. Kad zinātnieki to izdomāja, retais melnais caurums vairs nebija rets. Turklāt šis atklājums var palīdzēt atrisināt vēl vienu noslēpumu, kas saistīts ar melnajiem caurumiem.
Viens no aktuālākajiem mūsdienu astronomijas jautājumiem ir supermasīvo melno caurumu raksturs. Zinātnieki nevar saprast, kā daži no atklātajiem supermasīvajiem melnajiem caurumiem salīdzinoši kompaktajās galaktikās kopš Lielā sprādziena ir ļoti ātri izauguši. Tie paši vidējās masas melnie caurumi var norādīt uz pareizo atbildi. Saskaņā ar vienu no pieņēmumiem supermasīvie melnie caurumi varēja būt izveidojušies no vidējās masas melnajiem caurumiem, saskaņā ar citu - tie bija dzimuši tādā veidā no paša sākuma. Bet kā? Zinātnieki vēl nevar sniegt precīzu atbildi, taču šķiet, ka viņi sāk virzīties pareizajā virzienā.
Reklāmas video:
Noslēpumaini objekti Strēlnieka A * tuvumā
Strēlnieks A * ir supermasīvs melnais caurums, kas atrodas mūsu galaktikas centrā. 2000. gadu sākumā zinātnieki blakus atrada divus noslēpumainus objektus. Viņus iesauca par G klases objektiem, un sākotnēji tie tika sajaukti ar gāzes un putekļu mākoņiem. Noslēpums sākās pēc tam, kad šie objekti tuvojās melnajam caurumam. Objekti G1 un G2 tā vietā, lai tos sagrautu supermasīvā melnā cauruma spēcīgais smagums, kaut kā spēja izdzīvot.
2018. gadā zinātnieki atklāja vēl trīs G klases objektus (G3, G4, G5) netālu no Strēlnieka A *. 12 gadu laikā apkopoto datu analīze nav pilnībā noskaidrojusi astronomu ainu. Objekti piesaista uzmanību to neparasto īpašību dēļ. Visiem pieciem G objektiem ir raksturīgi gāzes mākoņu vizuālie paraksti, taču tie uzvedas kā milzīgas masas zvaigznes.
Balstoties uz to, zinātnieki ir pieņēmuši, ka viņi saskārās ar ļoti retu zvaigžņu tipu, kas nav raksturīgs mūsu galaktikai. Zinātnieki šo objektu izskatu izskaidro ar unikāliem apstākļiem supermasīva melnā cauruma tuvumā: šeit, spēcīga gravitācijas ietekmē, binārās zvaigznes var sabrukt, veidojot vienotu, lielu priekšmetu, kas apņemts biezās gāzes-putekļu aploksnēs. Neskatoties uz to, zinātnieki atzīmē, ka ne visiem objektiem ir līdzīgas orbītas ap melno caurumu, tāpēc viņi vēl nevar precīzi izskaidrot redzētās parādības raksturu.
Vecākais melnais caurums
Vecākā melnā cauruma atklāšana nav tikai vecuma jautājums. Šī vecā cilvēka atklājums var mums palīdzēt atrisināt daudzus interesantus noslēpumus, kas saistīti ar laikmetu, kad pirmās Visuma zvaigznes tikko sāka aizdegties.
Pēc zinātnieku domām, 2017. gadā atklātais melnais caurums ULAS J1342 + 0928 dzimis tikai aptuveni 690 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena. Kad kosmoss bija tikai 5 procenti no šodienas vecuma, šī melnā cauruma masa jau 800 miljonus reižu pārsniedza mūsu Saules masu.
Objekts atrodas apmēram 13,1 miljarda gaismas gadu attālumā no Zemes un veidojas Visuma pirmajās dienās. Šo periodu bieži sauc par reionizācijas laikmetu, kad gravitācijas pievilcības dēļ sāka parādīties pirmās galaktiku zvaigznes, galaktikas, kopas un galaktūru superklasteri. Pilns reionizācijas attēls joprojām nav skaidrs zinātniekiem, tāpēc melnie caurumi, kas parādījās šajā periodā, noteikti var būt viens no interesantākajiem jaunās informācijas avotiem.
Kā minēts iepriekš, zinātnieki arī nevar saprast, kā tik īsā laikā pēc Lielā sprādziena melnie caurumi spēja uzkrāt milzīgu masas daudzumu. Objekti, piemēram, ULAS J1342 + 0928, var atklāt šo jautājumu, taču, lai izdarītu secinājumus, būtu jauki atrast vēl vismaz dažus līdzīgus kosmosa dinozaurus. Diemžēl melnie caurumi reionizācijas laikmetā ir ārkārtīgi reti.
Ātrāk augošais melnais caurums
2018. gadā zinātnieki atklāja "izsalkušo" melno caurumu zināmajā Visumā. Katru dienu, katru sekundi tas patērē masu, kas līdzvērtīga mūsu Saules masai, kuras dēļ tā arī strauji aug. Mums, par laimi, viņa ir ļoti tālu. Ja šis briesmonis atrastos Piena ceļa centrā, tad tā radītie rentgenstari sterilizētu Zemi no jebkuras dzīvības.
Kad zinātnieki atklāja pirmo gaismu no kvazāra J2157-3602, kas saistīta ar šo melno caurumu, tika lēsts, ka tā vecums ir 12 miljardi gadu. Tiklīdz zinātnieki apstiprināja, ka blakus kvazāram tiešām ir melnais caurums, tā masa jau bija aptuveni 20 miljardi saules masu. Šobrīd astronomi nevar izskaidrot melnā cauruma straujā pieauguma iemeslu.
Vienīgais, kas ir zināms par šo objektu, ir tāds, ka tā apetīte sasilda apkārtējās gāzes un putekļus līdz tādam stāvoklim, ka to spilgtums viegli aizēno gandrīz visu debesu zvaigžņu gaismu.
Slēpts klasteris
Vienā galaktiku klasterī var būt simtiem vai pat tūkstošiem galaktiku. Šīs kopas zinātnieki uzskata par dažiem no lielākajiem objektiem Visumā. Vai jūs domājat, ka šādu lielgabalu nav iespējams noslēpt ar vienu kosmosa objektu? Jums nav taisnība. Viens kvazārs pierādīja savādāk.
Atklātais objekts tika nosaukts par PKS1353-341, un sākotnēji tas bija paredzēts kā atsevišķa galaktika ar neticami spilgtu centrālo reģionu. Tomēr Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta astronomi 2018. gadā atklāja patiesību, kas bija slēpta vairākus gadu desmitus kopš objekta atklāšanas. Izrādījās, ka objekts nav galaktika, bet gan viens atsevišķs kvazārs (karstas gāzes reģions, kas ieskauj supermasīvu melno caurumu), kas atrodas visas galaktikas kopas centrā, kas atrodas 2,4 miljardus gaismas gadu attālumā no Zemes.
Kvazārs izrādījās tik spilgts, ka tas burtiski aizēnoja visu apkārtējo telpu, kurā atradās simtiem galaktiku. MIT zinātnieki aprēķināja tā spilgtumu, un izrādījās, ka tas ir 46 miljardus reižu spožāks par Sauli. Pēc pētnieku domām, šāds ārkārtējs spilgtums ir saistīts ar liela daudzuma apkārtējā materiāla absorbciju centrālajā supermasīvajā melnajā caurumā.
Duālās sistēmas
Vēl viens zinātnieku noslēpums ir tā dēvētais dubultā, tas ir, pārī savienotie melnie caurumi, kas apvijas viens otram. Melno caurumu sadursmju gadījumus zinātnieki jau ir atzīmējuši iepriekš. Divas tika noteiktas 2015. gadā, bet vēl viena - 2017. gadā. Pārsteidzoši, pateicoties pēdējam, zinātnieki pirmo reizi kļuva par tikpat retas parādības tiešiem lieciniekiem.
Saņemtajā signālā par divu melno caurumu sadursmi tika pamanītas telpas-laika gravitācijas ripples pazīmes - gravitācijas lauka izmaiņas, kas izplatījās kā viļņi. Šajā gadījumā abi melnie caurumi netika iznīcināti, bet gan apvienoti vienā veselumā - supermasīvs melnais caurums, pat lielāka izmēra nekā tā priekšteči.
Zinātniekiem ir divi pieņēmumi par sistēmu parādīšanās raksturu no binārajiem melnajiem caurumiem. Saskaņā ar vienu, bināru zvaigžņu sistēmu nāves gadījumā parādās bināri melnie caurumi. Saskaņā ar otro, melnie caurumi veidojas neatkarīgi viens no otra, un pēc tam, dreifējot telpā, tie tiek piesaistīti viens otram gravitācijas spēku ietekmē.
Nāvīgs burbulis
2018. gadā fiziķi ierosināja citu apokalipses scenāriju: zemi varētu iznīcināt melnie caurumi. Gadu iepriekš zinātniskā pasaule svinēja gravitācijas viļņu atklāšanas apstiprinājumu - parādību, kas stiepjas un sašaurina realitātes audumu. Šis spēks ir nāvējošs.
Jaunajā teorijā Prinstonas universitātes zinātnieki paredzēja vienu no scenārijiem tam, kas varētu notikt, ja augstas enerģijas kosmisko kataklizmu rezultātā (piemēram, saplūstot diviem melnajiem caurumiem vai divām neitronu zvaigznēm) jaunie gravitācijas viļņi saduras viens ar otru.
Ilustrācijas nolūkos gravitācijas viļņus bieži salīdzina ar apļiem ūdenī, kas rodas, izmetot akmeni. Tomēr, ja daļiņa vai objekts pārvietojas ar gaismas ātrumu, var parādīties plaknes gravitācijas viļņi. Pēc zinātnieku domām, ja viļņi ir pietiekami lieli, tad to sadursme varētu radīt milzu melnu caurumu, kas mainīs vietu un laiku milzīgā kosmosa apgabalā.
Ja tas notiek blakus Zemei, tad beigsies ne tikai visas dzīvās lietas, bet arī pati planēta un visa Saules sistēma.
Negodīgi melnais caurums
Zinātnieki vairākkārt ir aizdomājušies par iespēju, ka galaktikas var "izgrūst" no saviem centrālajiem melnajiem caurumiem. Tomēr ilgu laiku astronomi nevarēja atrast pierādījumus par šo parādību. Bet 2017. gadā galaktika 3C186 iepazīstināja kosmosa pētniekus ar patiesu pārsteigumu.
Pēc zinātnieku domām, agrāk galaktika 3C186 bija divas atsevišķas galaktikas, kuras kādā viņu vēstures brīdī saplūda vienā. Jaunā galaktika šķietami nesakārtotās struktūras vietā ieguva diezgan skaidras kontūras un formu, taču galvenais pārsteigums nāca no tās centra: zinātnieki, pilni cerību atrast tajā supermasīvu melno caurumu, vispār neko neatrada.
Vēlāk melnais caurums joprojām tika atklāts, tikai 35 000 gaismas gadu attālumā no galaktikas centra 3C186. Kad divu zvaigžņu kopas sadūrās, to centrālie galaktikas melnie caurumi sadūrās, galu galā izveidojot supermasīvu melno caurumu. Šis notikums, visticamāk, radīja ļoti spēcīgus gravitācijas viļņus, kas izspieda šo jaunizveidoto melno caurumu no galaktikas, skaidro zinātnieki.
Tomēr tas izrādījās ne tik vienkārši, turpina pētnieki. Melnā cauruma izmešanai no galaktikas centra bija nepieciešama enerģija, kas ekvivalenta 100 miljonu supernovu eksplozijai. Zinātnieki joprojām nav izdomājuši, kas tur patiesībā notika, taču jau tagad kļūst skaidrs, ka ir spēki, kas var izturēt pat pašu melno caurumu spēku.
Interesanti, ka negodīgais melnais caurums turpina virzīties uz savas galaktikas malām. Pēc pašreizējā kursa tas tiks pilnībā izmests ārpus tā apmēram 20 miljonu gadu laikā.
Apgrieztais laiks
Melni caurumi veidojas, ja notiek pietiekami masīvas zvaigznes gravitācijas sabrukums (saspiešana) vai galaktikas centrālās daļas vai protogalaktiskās gāzes sabrukums. Šajā brīdī kosmosā tiek izmests kolosāls gamma starojuma daudzums. Pēdējais, savukārt, ir spilgtākais elektromagnētiskais notikums, kas notiek Visumā, un zinātnieki to joprojām pilnībā neizprot.
2018. gadā sagūstītajos gamma staru signālos tika atrastas ļoti dīvainas pazīmes, kuras, pēc NASA pētnieku domām, var interpretēt kā "laika maiņu". Parasti katrs gamma staru notikums izstaro paraksta viļņu formu, kas nekad neatkārtojas. Atklātie signāli saturēja novirzes, kuras, kā izrādījās, nevarēja izskaidrot no jebkura teorētiskā modeļa viedokļa. Šie signāli bija īpašas viļņiem līdzīgas struktūras, kuras savlaicīgi pagriezās tā, it kā to sākums būtu pārsprāgšanas beigās, bet beigas - pirmajos pārraušanas brīžos.
Dažiem fiziķiem šāds novērojums bija pietiekams, lai pieprasītu pierādījumus par laika maiņu. Saskaņā ar citu un, visticamāk, reālistiskāku skaidrojumu, gamma-starojuma stari viņu ceļā varētu sadurties ar kādu lietu, kas viļņiem piešķīra parakstu, ko zinātnieki pieņēma apgrieztā laika gaitā. Pilnīgi iespējams, ka stari ietekmē kaut kādus matērijas uzkrājumus, kas uz tiem izturējās kā pret atstarojošu virsmu. Neskatoties uz to, nav izslēgta iespēja, ka mēs runājam par pilnīgi jaunu fizikas likumu, kura pirmais piemērs bija zinātnieki 2018. gadā.
Pazudušo Visumu spoki
Šā gada augustā britu fiziķis Oksfordas universitātē Rodžers Penrozs sniedza ļoti skaļu paziņojumu. Viņš un viņa komanda apgalvo, ka pirms mūsu Visuma parādīšanās, tas ir, pirms Lielā sprādziena, bija cits Visums. Šo secinājumu pamudināja virkne novēroto gaismas anomāliju mikroviļņu fona starojumā, kas, pēc Penrose teiktā, ir gaismas spirāles, kas palikušas no melnajiem caurumiem, kas piederēja iepriekšējam Visumam, kas pastāvēja pirms Lielā sprādziena.
Vienā no savām teorijām vēl slavenākais britu fiziķis Stīvens Hokings ierosināja, ka melnie caurumi, zaudējot lielāko daļu to daļiņu, pazūd. Šīs hipotētiskās daļiņas sauc par gravitoniem. Viņiem nav masas, nav elektrības vai citu lādiņu, bet tajā pašā laikā viņiem ir enerģija un tāpēc viņi piedalās gravitācijas mijiedarbībā.
Kad nomirst viens Visums un parādās jauns, šie gravitoni, pēc Penrose teiktā, kļūst par jaunā Visuma daļu. Zinātnieks un viņa kolēģi ir pārliecināti, ka viņi šīs izdzīvojušās "paliekas" atrada mikroviļņu fona starojumā. Atklātās gaismas anomālijas viņi sauca par "Stefana Hokinga punktiem". Ja zinātnieku novērojumi tiks apstiprināti, mēs nopietni pārskatīsim Lielā sprādziena teoriju.
Nikolajs Khizhnyak