Црне рупе одишу мистеријом. Они су неприметни, неконтролисани и - више од 50 година након што су први предвиђени 1916. године - нису откривени. Астрономи су од тада пронашли доказе о црним рупама у нашем свемиру, укључујући и супермасивни у центру нашег сопственог Млечног пута. Ипак, много тога остаје непознато о овим космичким енигмама, укључујући шта се тачно дешава са стварима које усисавају својом титанском гравитацијом.
Сличан садржај
- Како су астрофизичари пронашли црну рупу у којој нико други није могао
- Астрономи се ближе него икад виђају црну рупу
- Супермасивне црне рупе могу бити чешће него што се мислило раније
Пре педесет година, физичар Јохн Вхеелер помогао је популаризацији термина "црна рупа" као опис срушених остатака супермасивних звезда. Према Вхеелер-у, који је сковао и популаризовао неколико других познатих термина астрономије, попут „црвоточина“, предлог је дошао од члана публике на конференцији астрономије на којој је говорио, након што је у више наврата користио фразу „гравитационо срушени објекти за описивање космичких великани.
„Па, након што сам четири или пет пута користио ту фразу, неко из публике је рекао:„ Зашто то не назовете црном рупом “. Тако сам то и усвојио “, рекао је Вхеелер научни писац Марциа Бартусиак.
Вхеелер је дао име по идеји коју је први пут истражио Алберт Ајнштајн 50 година раније, у својој утицајној теорији опште релативности. Ајнштајнова теорија показала је да је гравитација резултат изобличења простора и времена масе предмета. Док се сам Ајнштајн одупирао признавању могућности црних рупа, други физичари су користили његове темеље да изваде галактичка чудовишта. Физичар Ј. Роберт Оппенхеимер, о слави атомске бомбе, назвао је та тела "смрзнутим звездама" у односу на кључну карактеристику коју је физичар Карл Сцхварзсцхилд описао убрзо након што је Ајнштајн објавио своју теорију.
Та карактеристика је био "хоризонт догађаја": линија која окружује црну рупу у коју је немогуће побјећи. Такав хоризонт постоји зато што на одређеној удаљености брзина потребна да се било који атом одвоји од гравитације црне рупе постаје већа од брзине светлости - ограничења брзине универзума. Након што пређете хоризонт догађаја, мисли се да се сва материја која вас чини разбијена насилно раздвоји интензивним гравитационим силама и на крају сруши у тачку бесконачне густине у средишту црне рупе, која се назива сингуларност. Није баш пријатан начин.
Ово детаљно објашњење смрти црном рупом, међутим, је теоретско. Интензивна гравитација црних рупа толико искривљава времену тако да се посматрачима изван црне рупе објекти који падају у једну успоравају и „смрзавају“ у близини хоризонта догађаја, пре него што једноставно избледе. (Звучи много лепше.)
Другим речима, упркос важности овог хоризонта догађаја, научници никада нису директно доказали његово постојање. А због потешкоће чак и проналаска црних рупа (јер светлост не може да их избегне, оне су невидљиве већини телескопа), а још мање када их посматрамо, није било много шанси да се проба. У недостатку убедљивог доказа, неки астрофизичари су теоретизирали да би неки предмети које називамо црним рупама могли бити драматично другачији од онога за шта смо веровали, без сингуларности и без догађаја. Уместо тога, они могу бити хладни, тамни, густи предмети са тврдим подлогама.
Међутим, овај скептицизам према црној рупи почео је привлачити властити скептицизам, пошто су телескопи коначно ухватили црне рупе у чину нечег изванредног. У последњих седам година „људи су почели да виде звезде како падају у црне рупе“, каже Паван Кумар, астрофизичар са Универзитета у Тексасу у Аустину, где је случајно Вхеелер деценију учио теоријску физику. "То су врло светле ствари које се могу видети са милијардама светлосних година."
Очекивано је више ових светлих, релативно брзих гутања звезда. Прошле године Кумар је одлучио да ће ове емисије светлости бити добар тест за доказивање постојања хоризонта догађаја. "Већина људи у заједници претпостављала је да нема тврде површине", каже Кумар. Међутим, он наглашава: "у науци треба бити опрезан. Потребан вам је доказ."
Тако су 2016. године Кумар и његов сарадник Рамесх Нараиан из Харвард-Смитхсониан Центра за астрофизику радили да израчунају какве ефекте бисте очекивали да бисте видели да се звезда коју прогута црна рупа заиста судара са чврстом површином. Кумар би био сличан разбијању предмета о стени, стварајући интензивну кинетичку енергију која би се месецима - или чак годинама одашиљала као топлота и светлост.
Ипак, преглед података телескопа током три и по године није нашао ниједан случај светлосних потписа за које су он и Нараиан израчунали да ће бити пуштен ако звезде задрже црну рупу с тврдом површином. На основу вероватноће, истраживачи су предвиђали да су у том временском периоду требали наћи најмање 10 примера.
Кумар ово истраживање, објављено ове године у часопису Монтхли Нотицес оф тхе Роиал Астрономицал Социети, назива "кораком добре величине" ка доказивању постојања хоризонта догађаја. Али то још увек није баш доказ. Црна рупа тешке површине теоретски би могла да постоји и даље у прорачунима његове студије. Али радијус те површине морао би да буде унутар милиметра од Сцхварзсцхилдове радијуса црне рупе, или тачке у којој би брзина потребна да се избегне гравитација била једнака брзини светлости. (Имајте на уму да Сцхварзсцхилдов полумјер није увијек исти као хоризонт догађаја, јер и други звјездани објекти имају гравитацију).
„Ограничења која овај рад поставља на полупречник могуће чврсте површине - 4 хиљаде процента изван Сцхварзсцхилдовог радијуса за супермасиван компактни објекат - су импресивна“, каже Бернард Келли, астрофизичар НАСА-е који није био укључен у ово истраживање.
Кумар већ има истраживања у оквиру цевовода да би још више сузио ту границу, до тачке у којој би било готово сигурно да не могу постојати црне рупе на тврдој површини. То би за њега био поуздан доказ да су традиционалне црне рупе једина врста црних рупа која заузимају наш универзум. "Ако буде завршен, по мом мишљењу ће поприлично затворити поље", каже Кумар. "Имаћемо чврсте доказе да је Еинстеинова теорија тачна."
