Επιστήμονες που μελετούν μαύρες τρύπες μπορούν να είναι σίγουροι ότι ο τομέας τους θα προσφέρει εκπληκτικά και εντυπωσιακά ευρήματα, χρόνο με το χρόνο. Και το 2021 δεν αποτέλεσε εξαίρεση, με πολλά συναρπαστικά νέα αποτελέσματα σχετικά με αυτά τα παράξενα βαρυτικά θηρία. Εδώ, ρίχνουμε μια ματιά στις πιο σαγηνευτικές ανακαλύψεις της μαύρης τρύπας φέτος και πώς έχουν προωθήσει την κατανόησή μας για το σύμπαν.
Η πιο γρήγορη περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα
Ακόμη και οι καλύτερα μελετημένες μαύρες τρύπες εξακολουθούν να επιφέρουν εκπλήξεις. Τον Φεβρουάριο, οι φυσικοί αναθεώρησαν τις εκτιμήσεις τους για τις ιδιότητες του κοσμικού τέρατος που βρίσκεται στην καρδιά του συστήματος Cygnus X-1, το οποίο είναι επίσης το επιβεβαιώθηκε η πρώτη μαύρη τρύπα να υπάρχει. Αρχικά ανακαλύφθηκε πριν από σχεδόν 60 χρόνια, η μαύρη τρύπα Cygnus X-1 βρέθηκε να είναι 50% πιο μαζική από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως, καθιστώντας την 21 φορές τη μάζα του ήλιου και περιστρέφεται πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός, σημειώνοντας νέο ρεκόρ για το μαύρο περιστροφή οπής. Η μαύρη τρύπα στο Cygnus X-1 βρίσκεται περίπου 7.200 έτη φωτός μακριά και καταναλώνει σιγά-σιγά ένα μπλε υπεργίγαντα συνοδό αστέρι, παρέχοντας στους ερευνητές νέες γνώσεις για τέτοιες διαδικασίες.
Διαβάστε περισσότερα: Οι αστρονόμοι βρίσκουν την πιο γρήγορα περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα μέχρι σήμερα
Το σπαγγέτι αστέρι φαίνεται και προσομοιώνεται
Όταν ένα αστέρι περιπλανιέται πολύ κοντά στην άκρη μιας μαύρης τρύπας, οι βαρυτικές δυνάμεις θα την τραβήξουν σε μακριές λωρίδες που απορροφώνται από τη μαύρη τρύπα. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως «σπαγγετοποίηση», παράγει φως καθώς το αστρικό υλικό θερμαίνεται μέσω της τριβής, επιτρέποντας στους αστρονόμους να συλλάβουν τη φρικτή πράξη σε όλο της το μεγαλείο. Τον Μάιο, οι ερευνητές παρατήρησαν για πρώτη φορά ένα αστέρι να τεμαχίζεται και να καταβροχθίζεται με αυτόν τον τρόπο από μια μαύρη τρύπα που ζυγίζει εκπληκτικά 30 εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου και βρίσκεται στο κέντρο ενός γαλαξία 750 εκατομμύρια έτη φωτός από Γη. Εκτός από τη συλλογή σημαντικών δεδομένων σχετικά με τη σπαγγέτιση, οι παρατηρήσεις βοήθησαν τους επιστήμονες δημιουργήστε μια απίστευτη οπτικοποίηση της αστρικής κατάποσης.
Διαβάστε περισσότερα: Δυστυχισμένο αστέρι «σπαγγέτι» από μαύρη τρύπα. Και οι αστρονόμοι απαθανατίζουν το ζόρικο σόου για πρώτη φορά.
Το LIGO αποδεικνύει ότι ο Χόκινγκ έχει δίκιο
Τον Ιούνιο, ερευνητές με το Παρατηρητήριο Βαρυσιολογικών Κυμάτων συμβολόμετρου λέιζερ (LIGO) παρακολούθησαν δύο γιγάντιες μαύρες τρύπες να συγχωνεύονται σε μια ενιαία οντότητα και ανέλυσαν τους κυματισμούς στο ύφασμα του χωροχρόνος που ονομάζονται βαρυτικά κύματα που δημιουργούνται καθώς οι μαύρες τρύπες κινούνται σπειροειδή η μια προς την άλλη με μεγάλη ταχύτητα. Βρήκαν ότι η επιφάνεια της μαύρης τρύπας που προέκυψε ήταν μεγαλύτερη από τις δύο πρώτες μαζί. Εκτός από την παροχή εκπληκτικών δεδομένων, τα ευρήματα βοηθούν στην απόδειξη μιας εικασίας του 1971 από τον Βρετανό αστροφυσικό Στίβεν Χόκινγκ, γνωστή ως το θεώρημα της περιοχής της μαύρης τρύπας. Το θεώρημα δηλώνει ότι είναι αδύνατο η επιφάνεια μιας μαύρης τρύπας να μειωθεί με την πάροδο του χρόνου, ένας νόμος που εξήγαγε ο Χόκινγκ χρησιμοποιώντας και τα δύο Η γενική θεωρία του Αϊνστάιν σχετικότητα καθώς και την κατανόησή του για την εντροπία. Ενώ τα αποτελέσματα ήταν μια νίκη για τον Χόκινγκ, αφήνουν τους φυσικούς με ένα ξύσιμο κεφαλιού. Σύμφωνα με κβαντική μηχανική, οι μαύρες τρύπες θα πρέπει να είναι σε θέση να συρρικνώνονται και να εξατμίζονται, και έτσι δεν είναι σαφές πώς να τετραγωνιστεί αυτό με το νόμο του Χόκινγκ ότι το εμβαδόν της επιφάνειάς τους πρέπει επίσης να αυξάνεται πάντα.
Διαβάστε περισσότερα: Επιβεβαιώθηκε η περίφημη θεωρία του Stephen Hawking για τις μαύρες τρύπες
Συγχώνευση μαύρης τρύπας και αστέρα νετρονίων
Το LIGO είχε μια σειρά από ευρήματα μαύρης τρύπας να παραδώσει τον Ιούνιο, όταν οι ερευνητές που εργάζονταν με την εγκατάσταση ανακοίνωσαν ότι, για πρώτη φορά, ήταν βέβαιοι ότι είχαν δει μαύρες τρύπες να συγχωνεύονται με συμπαγείς οντότητες που ονομάζονται Νέοςtron stars. Μαζί με τις μαύρες τρύπες, τα αστέρια νετρονίων είναι ένα πιθανό τελικό αποτέλεσμα του θανάτου ενός τεράστιου αστεριού, όταν το αστέρι εκρήγνυται ως σουπερνόβα και αφήνει πίσω του ένα υπόλειμμα. Ενώ το LIGO είχε δει προηγουμένως υπαινιγμούς πιθανών συγχωνεύσεων μαύρης τρύπας-αστέρων νετρονίων, μόλις φέτος δύο σήματα απέδειξαν οριστικά τέτοιες συγχωνεύσεις. Και οι δύο ανιχνεύσεις έγιναν τον Ιανουάριο του 2020, με διαφορά περίπου 10 ημερών. Η πρώτη αφορούσε μια μαύρη τρύπα με περίπου έξι φορές τη μάζα του ήλιου που καταβρόχθιζε ένα αστέρι νετρονίων μιάμιση φορά τη μάζα του ήλιου, ενώ η δεύτερη αφορούσε μια μαύρη τρύπα περίπου εννέα φορές τη μάζα του ήλιου και ένα αστέρι νετρονίων περίπου διπλάσια από τη μάζα του ο ήλιος.
Διαβάστε περισσότερα: Οι επιστήμονες είδαν για πρώτη φορά μια μαύρη τρύπα που καταπίνει ένα αστέρι νετρονίων
Η πρώιμη μαύρη τρύπα φυσά μια καταιγίδα
Σχεδόν κάθε γνωστός γαλαξίας έχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του, υποδηλώνοντας ότι υπάρχει μια στενή σχέση μεταξύ των δύο κοσμικών οντοτήτων. Αλλά οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην καταλαβαίνουν πώς μια μαύρη τρύπα επηρεάζει τον γαλαξιακό ξενιστή της. Έρευνα που κυκλοφόρησε τον Ιούνιο έδειξε άνεμους υψηλής ταχύτητας που πνέουν από έναν 13 δισεκατομμυρίων ετών γαλαξίας, ένα σχεδόν τόσο παλιό όσο το ίδιο το σύμπαν. Αυτό είναι το πιο πρώιμο ανιχνευμένο παράδειγμα γαλαξιακού ανέμου, ο οποίος ξεφύλλεται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες καθώς καταναλώνουν γύρω αέριο και σκόνη. Επιπλέον, οι ισχυροί άνεμοι — που ταξιδεύουν με περίπου 1,1 εκατομμύρια mph (1,8 εκατομμύρια km/h) — κινούνται αρκετά γρήγορα για να προωθήσουν υλικό σε όλο τον γαλαξία και πιθανότατα να εμποδίσουν το σχηματισμό άστρων. Αυτό υποδηλώνει ότι οι γαλαξίες και οι μαύρες τρύπες τους έχουν έναν αρχαίο και πολύ στενό δεσμό.
Διαβάστε περισσότερα: Οι επιστήμονες εντόπισαν την παλαιότερη γνωστή υπερμεγέθη «καταιγίδα» μαύρης τρύπας
Οι φωτεινοί απόηχοι αποδεικνύουν ότι ο Αϊνστάιν έχει δίκιο
Ο Stephen Hawking δεν ήταν ο μόνος που κέρδισε τη μαύρη τρύπα φέτος. Τον Ιούλιο, οι αστρονόμοι συνέλαβαν ακτινογραφίες εκτοξεύεται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός σπειροειδούς γαλαξία που ονομάζεται Zwicky, ο οποίος απέχει 1,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Οι ερευνητές όχι μόνο εντόπισαν φως που προερχόταν από το μπροστινό μέρος της μαύρης τρύπας, αλλά κατάφεραν επίσης να βρουν περίεργες ηχώ φωτός που αρχικά δεν μπορούσαν να τοποθετήσουν. Αποδείχθηκε ότι προέρχονταν από το πίσω μέρος της μαύρης τρύπας, πράγμα που σημαίνει ότι η οντότητα μαμούθ στρέβλωνε το ύφασμα του χωροχρόνου τόσο πολύ που το φως τραβούνταν από τη μια πλευρά της μαύρης τρύπας στην άλλη. Αυτή η διαδικασία είναι ακριβώς αυτό που θα περίμενε κανείς από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, αλλά, μέχρι τώρα, δεν είχε ανιχνευθεί οριστικά.
Διαβάστε περισσότερα: Φως πίσω από μια μαύρη τρύπα εντοπίστηκε για 1η φορά, αποδεικνύοντας ότι ο Αϊνστάιν έχει δίκιο
Οι εξωγήινοι θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν τη δύναμη της μαύρης τρύπας
Οι επιστήμονες δεν υπερβαίνουν τις εικασίες, αρκεί οι εικασίες τους να ενημερωθούν από σχετικά στοιχεία. Τον Αύγουστο, μια ομάδα αστρονόμων στην Ταϊβάν πρότεινε ότι τεχνολογικοί εξωγήινοι μπορεί να συλλέγουν ενέργεια από μαύρες τρύπες χρησιμοποιώντας υποθετικές μεγαδομές γνωστές ως σφαίρες Dyson που περικυκλώνουν ένα αστέρι. Παρά το γεγονός ότι οι μαύρες τρύπες θεωρούνται σκοτεινές, εκπέμπουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας καθώς τρέφονται από περιβάλλον υλικό, το οποίο θερμαίνεται και ακτινοβολεί ως φως. Οι αστρονόμοι αναρωτήθηκαν εάν ένα εξωγήινο είδος θα μπορούσε να τοποθετήσει πλατφόρμες σε τροχιά επικαλυμμένες με κάτι παρόμοιο με ηλιακά πάνελ γύρω από μια μαύρη τρύπα για να απορροφήσει τις ενεργητικές του εκρήξεις. Δεδομένου ότι οι μαύρες τρύπες είναι μικρότερες από τα αστέρια, αυτό θα επέτρεπε στους εξωγήινους να εξοικονομήσουν υλικά κατασκευής και ενδεχομένως θα τους επέτρεπε να συγκεντρώσουν απίστευτες ποσότητες ενέργειας.
Διαβάστε περισσότερα: Οι εξωγήινες «σφαίρες Dyson» θα μπορούσαν να συγκεντρώνουν τη δύναμη των μαύρων τρυπών
Οι περιπλανώμενες μαύρες τρύπες μπορεί να εγκατασταθούν στον γαλαξία μας
Περίπου 12 τεράστιες αόρατες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να κρύβονται στα περίχωρα ο γαλαξίας. Αυτό ήταν το πρώτο βήμα τον Αύγουστο, όταν οι ερευνητές δημοσίευσαν αποτελέσματα από μια νέα προσομοίωση γαλαξιακών συγκρούσεων. Κατά τη διάρκεια τέτοιων μνημειακών γεγονότων, οι βαρυτικές δυνάμεις θα μπορούσαν να αναγκάσουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, που ζυγίζουν εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια φορές περισσότερο από αυτόν του ήλιου, να πετάξουν και να περιπλανηθούν στα μελανώδη βάθη του σύμπαντος. Μερικοί από αυτούς μπορεί στη συνέχεια να εγκατασταθούν στα φωτοστέφανα γαλαξιών όπως ο δικός μας, με έναν γαλαξία μεγέθους Γαλαξία που αναμένεται να φιλοξενήσει περίπου 12 κατά μέσο όρο. Οι αστρονόμοι ελπίζουν να καταλάβουν πώς να ψάξουν για αυτούς τους χαμένους γίγαντες για να δουν αν οι προσομοιώσεις τους είναι σωστές.
Διαβάστε περισσότερα: Απατεώνες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να περιπλανώνται στις άκρες του Γαλαξία
Εντοπίστηκε το πλησιέστερο ζευγάρι μαύρης τρύπας
Τον Δεκέμβριο, τα τηλεσκόπια κατέγραψαν στοιχεία του πλησιέστερου ζεύγους μαύρων τρυπών στον δικό μας πλανήτη, ένα δίδυμο που περιστρέφεται το ένα γύρω από το άλλο περίπου 89 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη στον αστερισμό του Υδροχόου. Το προηγούμενο ζεύγος μαύρων τρυπών που κατείχε ρεκόρ βρίσκεται πέντε φορές πιο μακριά από αυτό, που σημαίνει ότι οι επιστήμονες έχουν την ευκαιρία να μελετήσουν τέτοια συστήματα με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από πριν. Και τα δύο μέλη του ντουέτου είναι βαρέων βαρών — ο μεγαλύτερος έχει μάζα σχεδόν 154 εκατομμύρια ήλιους, ενώ ο μικρότερος έχει 6,3 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη μάζα από το αστέρι μας. Περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο με απόσταση μόλις 1.600 ετών φωτός, ένα ασήμαντο σε κοσμικούς όρους και ένα άλλο ρεκόρ, που δείχνει ότι θα συγχωνευθούν σε μια γιγάντια μαύρη τρύπα σε 250 εκατομμύρια χρόνια από τώρα.
Διαβάστε περισσότερα: Αυτό το ζευγάρι μαύρων τρυπών που συγχωνεύονται είναι το πιο κοντινό στη Γη που έχουμε βρει ποτέ
Μια μαύρη τρύπα πολύ μεγάλη για τον γαλαξία της
Ένας μικροσκοπικός γαλαξίας που περιφέρεται γύρω από τον δικό μας σε απόσταση περίπου 820.000 ετών φωτός φαίνεται να περιέχει μια παραξενιά. Ο νάνος γαλαξίας Λέων Ι, ο οποίος είναι 50 φορές μικρότερος από τον Γαλαξία, φιλοξενεί μια μαύρη τρύπα μεγάλου μεγέθους, μια με σχεδόν ίδια μάζα με τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία. Οι αστρονόμοι είναι μπερδεμένοι για το πώς μια τόσο μεγάλη μαύρη τρύπα κατοικεί σε έναν τόσο μικρό γαλαξία. «Δεν υπάρχει εξήγηση για αυτό το είδος μαύρης τρύπας σε νάνους σφαιροειδείς γαλαξίες», δήλωσε η Μαρία Χοσέ Μπουσταμάντε, απόφοιτος διδάκτορα αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Τέξας, στο Όστιν. Για να καταλάβουμε τι ακριβώς σημαίνει αυτό τόσο για τη μαύρη τρύπα όσο και για τη γαλαξιακή εξέλιξη, θα πρέπει να περιμένουμε τα επόμενα χρόνια.
Διαβάστε περισσότερα: Η γιγάντια μαύρη τρύπα μέσα σε έναν μικροσκοπικό δορυφορικό γαλαξία αψηφά την εξήγηση
Δημοσιεύτηκε αρχικά στο Live Science.