Чорні діри - це темні плями в тканині простору-часу, неймовірно щільні особливості з такою сильною силою тяжіння, що нічим не вдасться уникнути їхніх кладок. Вони проводять свій час, роблячи одне: погризти матерію. Підійдіть досить близько до чорної діри, і ви космічні спагетті, натягнуті на шматочки, засмоктані всередину, ніколи не повертаючись. Просто і прямо, правда?
Але, як виявляється, чорні діри - це не просто космічні пилососи. У 2019 році фізики зазирнули в безглузду темряву і зліпили першу в історії картину чорної діри. Вони також дізналися більше про те, як працюють ці химерні і ненаситні звірі. З їх схильності до набуття та втрати волосся, до їх загадкових нутрощів, куди вони можуть призвести, ось 14 нових речей, про які ми дізналися про чорні діри у 2019 році.
Незабутній образ
Після років передчуття, це було тут! Вчені в 2019 році зробили абсолютно незабутнє зображення чорної діри M87, в самому центрі галактики Діва А, відстань приблизно 53 мільйони світлових років. Перший в історії крупний план сингулярності, що охоплений мережею телескопів у всьому світі, відомий як телескоп "Горизонт подій", схожий на зернисте, крихітне місце, оточене нечітким помаранчевим кільцем. Але це маленьке пікселізоване зображення - це насправді чорна діра, велика як Сонячна система, і в 6,5 мільярда разів більша за масу нашого Сонця.
Вогненно-помаранчеве сяйво навколо його чорного серця розмежовує горизонт його подій, кільце речовини, яке крутиться навколо чорної діри безпосередньо перед тим, як потрапити. Коли вона протирається іншою речовиною на великих швидкостях, вона виробляє енергію і світиться, утворюючи диск для нарощування - отже помаранчеве кільце.
Чорні діри відрощують волосся, потім знову лисіють
Цього року ми дізналися, що у чорних дір є волосся, але в більшості випадків вони лисі, як кульки. Що саме це означає? Історично історики вважали, що особливості є лисими або безхарактерними, тобто вони мають лише три властивості: масу, імпульс кута та електричний заряд. Все, що ці небесні Пак-Мани споживали протягом життя, було зачинено позаду горизонту подій, і ніякої інформації про харчові звички чорної діри не вдалося отримати пізніше.
Але в 2016 році покійний фізик Стівен Хокінг разом з іншими опублікував документ, в якому пропонував, що чорні діри мають "волосся" або відмінні риси. Ці волоски мали тонкі зрушення в горизонті подій, а також горизонт Коші - точку, в якій причину та наслідки перевертають, - що дозволить зробити чорні діри відмінними один від одного. Принаймні, як стверджувало дослідження 2018 року, це стосувалося так званих "екстремальних" чорних дір або тих, що мають максимальний електричний заряд. На початку цього року фізики виявили, що навіть волосся не дуже екстремальні - крутяться з майже максимальною швидкістю, але без заряду, або ті, що мають максимальний заряд, але без обертання - також можуть мати волосся.
Але, як виявляється, чорні діри швидкоплинно проростають декількома пучками мудрого "волосся", всі вони з часом втрачаються, повідомляє Live Science.
Зараз питання про те, чи більше чорні діри нагадують містера Т чи Хізер Локлеар, є чистою міркуванням. Але найбільший у світі гравітаційно-хвильовий детектор може незабаром знайти докази, що підтверджують одну теорію над іншою, вважають експерти.
Неймовірно велика чорна діра
У листопаді вчені заявили, що знайшли чорну діру за 15 000 світлових років, яка була настільки масивною, що її не повинно існувати. Вони переконали його існування, виявивши зірку приблизно в 8 разів масивнішу, ніж наше сонце, яке, здавалося, кружляє область темного порожнього простору. Виходячи з того, наскільки сильно витріщалася ця зірка, вони підрахували, що зірка, ймовірно, кружляє чорну діру в 70 разів більша від маси нашого сонця; раніше вчені вважали, що зоряні чорні діри, або ті, що утворюються після обвалу масивної зірки, можуть мати масу не більше ніж у 30 разів більше, ніж у нашого Сонця - принаймні в галактиках з хімічним складом, подібним до нашого.
"Це відкриття змушує нас переглянути свої моделі того, як утворюються чорні діри зоряної маси", - заявив директор обсерваторії гравітаційно-хвильової інтерферометрії (LIGO) та професор Університету Флориди Девід Рейце, який не брав участі в дослідженні. заява на той час.
Про ту неможливу чорну діру ...
На жаль, більшість часу знахідки, які, здається, не піддаються законам фізики, не піддаються. Ця чорна діра, яка зросла неможливо великою, була, мабуть, неможлива зрештою, згідно з даними паперів, опублікованих у базі даних arXiv у грудні.
Неможливо велика чорна діра була, ймовірно, просто чорною дірою звичайного розміру, і дослідницька група, яка спочатку розчавила цифри, просто помилилася в інтерпретації світлових викидів, що надходять від бінарної системи чорна діра / зірка. Помутнівши світло від зірки-супутника слабкими викидами, які надходили б з накопичувального диска чорної діри або кільця речовини, що кружляє ротом, дослідники завищували масу чорної діри принаймні вдвічі, виявили дослідження, розміщені в arXiv .
Чорні діри як галактичні жителі
Чорні діри - це надвелики в епічній історії Всесвіту. Вони вбивають без розбору. І нічого в межах досяжності від них не безпечно.
Але цих космічних вбивць, що стоять перед камінням, може бути більше. Чорні діри насправді можуть бути двигунами життя галактик. У їхніх шалених їжах чорні діри також посилають через космос бульбашки палючого, бурхливого газу, згідно з дослідженнями, проведеними в листопаді. Ця гаряча плазма може зберігати живі галактики, які б інакше охололи і загинули, показало дослідження. В іншому дослідженні, опублікованому в травні, було встановлено, що випромінювання, випромінюване чорними дірами, може живити чуже життя - доки воно знаходиться в зоні Золотинок не надто далеко і не надто близько до центру галактики. Оскільки ці чорні діри живляться, їх випромінювання та світло можуть живити фотосинтез та сприяти формуванню біомолекулярних будівельних блоків життя, показало це дослідження.
Чорні діри можуть взагалі не бути чорними дірами
А може, чорні діри просто не зрозуміли. Мовляв, в основному не зрозумілими. Дика теорія, запропонована математиком та фізиком цього літа, припускає, що чорні діри, як ми їх знаємо, можуть не існувати.
За Ейнштейном, чорні діри - це нескінченно малі, нескінченно щільні цятки, відомі як сингулярність, де математика загальної відносності руйнується. Але згідно з новим дослідженням, загальне математичне спрощення, що використовується для аналізу теорії відносності, може мати ваду. В результаті чорні діри можуть взагалі не бути особливими. Натомість це можуть бути кишені простору, наповнені темною енергією. І це могло б пояснити деякі дивовижні результати найбільшого у світі мисливця за гравітаційними хвилями.
Міні-чорні діри існують
Чорні діри, безумовно, можуть бути великими, але чи можуть вони бути крихітними? Виявляється, чорні діри, приблизно половина розміру відомих, могли існувати у космосі. Більшість чорних дір регулярної маси приблизно в 5 - 6 разів перевищують масу нашого сонця.
У листопаді астрономи, що заглядають на межі Чумацького Шляху, що знаходиться приблизно за 10 000 світлових років, виявили слабкі свідчення про чорну діру, приблизно в 3,3 рази масивнішу, ніж Сонце. Це занадто велика кількість, щоб бути нейтронною зіркою, але менше, ніж будь-яка відома чорна діра. Такі чорні діри прогнозувались, але ніколи раніше їх не помічали.
Чорна діра Чумацького шляху має спалах
Якщо говорити про Чумацький Шлях, то надмасивна чорна діра в нашій домашній галактиці - це щось дуже дивне. Зазвичай диск з накопиченням чорної діри більше світиться, коли він активніший, тому що більше речовини стирається і створює тертя. У травні все було спокійно за центральну чорну діру Чумацького Шляху, Стрілець А *.
Тоді астрономи помітили дивний спалах, коли чорна діра світилася найяскравішими астрономами, які коли-небудь бачили, принаймні в інфрачервоному спектрі.
Незрозуміло, що це за дивний спалах, але вчені вважають, що спалах був викликаний тоді, коли пильний предмет чи зірка тісно голилися зі Стрільцем А *.
Найбільші чорні діри, що утворюються моментально
Масивні небесні об'єкти на зразок Стрільця A * здаються, що їх слід було вічно взяти для формування, але, виявляється, найбільші чорні діри у Всесвіті, ймовірно, утворилися за мить ока, космічно кажучи.
У дослідженні, опублікованому в червні, можна стверджувати, що надмасивні чорні діри могли утворитися за перші 800 мільйонів років історії Всесвіту - і все, що знадобилося б, було великою газовою хмарою. У міру того, як газові хмари накопичуються і пов'язані гравітаційно, вони руйнуються під власною вагою, утворюючи невелику чорну діру, не потребуючи зорнової наднової зірки. Ці так звані «чорні діри з прямим колапсом» потім продовжували б піднімати матерію з блискучими темпами, зростаючи в 10 000 разів упродовж всього 150 мільйонів років.
У цей момент вони просто зупинилися - залишивши позаду надмасивні чорні діри, що вказують на наш Всесвіт сьогодні.
НЛО вилітають із чорних дір
Що дивніше за чорну діру? НЛО, що летить з одного. Однак у цьому випадку НЛО виступає за надшвидкий відтік, і гарячий вітер, здається, витікає з накопичувального диска чорної діри.
У дослідженні, опублікованому в серпні, встановлено, що ці НЛО можуть пояснити, чому простору біля серця галактик відносно бракує речовини. НЛО із надмасивних чорних дір у галактичних центрах може діяти як снігоочисники, відкидаючи всю зайву речовину в безпосередній близькості від чорної діри далі від її периферії, показало дослідження.
Планета 9 насправді може бути чорною дірою
Якщо говорити про невстановлені об'єкти, таємничий небесний об’єкт у нашій Сонячній системі, відомий як Планета 9, насправді може бути чорною дірою розміром з грейпфрут.
Є якісь дивні об'єкти, що виходять повз Нептуна, які поводяться так, ніби ними керує сила тяжіння об'єкта, який ми не можемо побачити. Вони орбітують далеко від інших восьми планет, і вони, здається, орієнтовані в іншій площині.
Деякі теоретики зробили розрахунки і дійшли висновку, що там є планета - з неяскравою орбітою - це приблизно в 10-20 разів більше маси Землі. Але в дослідженні, опублікованому в жовтні, інші вчені, які провели окреме скорочення кількості, виявили, що крихітна споконвічна чорна діра, приблизно така велика, як грейпфрут, також може пояснити дивну поведінку цих транснептунівських об'єктів.
Надсилання повідомлень через чорну діру призвело б до випаровування
Чорні діри можуть стати червоточинами в альтернативній всесвіті. Але не турбуйтеся намагатися надіслати повідомлення через червоточину комусь із цього чужоземного Всесвіту.
У серпні вчені виявили, що відправлення навіть крихітного повідомлення через чорну діру може змінити чорну діру, зробивши її випаровуванням. Перше повідомлення, яке буде передане через червоточну дірку, зменшило б чорну діру на 30%, а кожне наступне повідомлення ще більше зменшило б чорну діру - при цьому все менше і менше інформації. Після лише декількох передач повідомлення не матиме жодної інформації, і отримана чорна діра зникне.
Іноземці могли стріляти лазерами у чорні діри
П'ю! П'ю! П'ю! Чорні діри можуть не просто живити життя в чужих світах; вони також можуть дозволити прибульцям орієнтуватися в галактиці. Стріляючи лазерами в чорні діри, передові інопланетяни могли бумеранговими фотонами або легкими частинками навколо гравітаційних колодязів, що оточують чорні діри. Ці фотони об’їхалися б навколо і повернулися до приймача, але в процесі роботи вони перетягнуть частину імпульсу чорної діри і перетворять її в енергію. По мірі повернення фотона інопланетяни могли перетворити цю енергію в імпульс, щоб забезпечити їх рух по галактиці, і процес міг повторюватися знову і знову.
Ми зможемо врятувати вас від чорної діри
Коли ви наближаєтесь до горизонту подій чорної діри, час сповільнюється, ви розтягуєтесь, як спагетті, і розриваєтеся на клаптики, правда? Не так швидко. Можливо, є спосіб врятувати людей від цих небесних пасток смерті, принаймні згідно з однією спекулятивною новою теорією.
Згідно з цією теорією, може бути спосіб заплутати дві чорні діри. (Квантове заплутування - це дивний ефект, який зазвичай спостерігається лише в крихітних субатомних масштабах, в яких дві частинки або предмети нерозривно пов'язані на величезних відстанях.) Ніхто ще не встиг заплутати об'єкти, які видно неозброєним оком, але припускаючи, що там спосіб заплутати два об'єкти настільки масивними, як чорні діри, можливо, можна використовувати їх як спосіб миттєвого телепорту між двома місцями. У такому випадку, якщо ви випадково потрапили в чорну діру, можливо, вийде спосіб вивести вас - хоч в інший час і місце.
Спінінг чорних дір міг би зробити легкі гіперзвукові подорожі
Заплетіть, надіньте навушники, що знімають шум, і розслабтесь - ви збираєтесь перескочити у прямуючу чорну діру. Звичайно, є дуже велика ймовірність, що вас розірвуть на клаптики і більше вас не побачать, але, принаймні, деякі фізики думають, що введення чорної діри, що прядеться, може бути зовсім іншим досвідом. Насправді прядіння чорних дір може бути більше схожим на ніжні часові портали.
Припустимо, що черв'ячні отвори існують, і чорні діри - це шлях до них. Деякі типи надмасивних чорних дір, наприклад, ніжний гігант в основі нашої галактики, не дуже обертаються. А нові розрахунки дозволяють припустити, що в'їзд у таку чорну діру навіть не призведе до бурхливої їзди, тому що її повільне обертання означало б незначне скорочення та розтягнення, і це було б в межах діапазону напружень, якими міг би впоратися космічний корабель.
