Numele lor, găurile negre emană mister. Sunt neobservabile, necontrolate și - mai bine de 50 de ani de la prima lor predicție în 1916 - nedescoperite. Astronomii au găsit de atunci dovezi ale găurilor negre din universul nostru, inclusiv una super-masivă din centrul propriei noastre Căi Lactee. Cu toate acestea, rămân multe necunoscute cu privire la aceste enigme cosmice, inclusiv ce se întâmplă exact cu lucrurile pe care le sug cu gravitația lor titanică.
Continut Asemanator
- Cum astrofizicienii au găsit o gaură neagră unde nu ar mai putea nimeni altul
- Astronomii se apropie mai mult decât vreodată de a vedea o gaură neagră
- Găurile negre supermasive pot fi mai frecvente decât se gândea anterior
În urmă cu cincizeci de ani, fizicianul John Wheeler a ajutat la popularizarea termenului de „gaură neagră” ca descriere pentru resturile prăbușite de stele supermasive. Potrivit Wheeler, care a inventat și popularizat mai mulți alți termeni astronomici celebri, cum ar fi „găurile de vierme”, sugestia a venit de la un membru al audienței la o conferință de astronomie unde vorbea, după ce a folosit în mod repetat expresia „obiecte prăbușite gravitațional pentru a descrie cosmicul giganți.
„Ei bine, după ce am folosit acea frază de patru sau cinci ori, cineva din public a spus:„ De ce nu o numiți gaură neagră ”. Așa că am adoptat asta ”, a spus Wheeler scriitoarei de știință Marcia Bartusiak.
Wheeler dădea un nume unei idei explorate pentru prima dată de Albert Einstein cu 50 de ani mai devreme, în influența sa teorie a relativității generale. Teoria lui Einstein a arătat că gravitația este un rezultat al distorsiunii spațiului și a timpului de masa obiectelor. În timp ce Einstein însuși a rezistat să recunoască vreodată posibilitatea găurilor negre, alți fizicieni și-au folosit temelia pentru a scoate monștrii galactici. Fizicianul J. Robert Oppenheimer, cu renume la bomba atomică, a numit aceste corpuri „stele înghețate” în referire la o caracteristică cheie prezentată de fizicianul Karl Schwarzschild la scurt timp după ce Einstein și-a publicat teoria.
Această caracteristică a fost „orizontul evenimentului”: linia care înconjoară o gaură neagră la care devine imposibil să scape. Un astfel de orizont există deoarece, la o anumită distanță, viteza necesară pentru ca orice atom să se despartă de gravitația găurii negre devine mai mare decât viteza luminii - limita de viteză a universului. După ce traversați orizontul evenimentului, se crede că toată materia care vă cuprinde este sfărâmată violent de forțele gravitaționale intense și în cele din urmă strivită în punctul de densitate infinită din centrul găurii negre, care se numește singularitate. Nu este chiar un mod plăcut de parcurs.
Această explicație detaliată a morții prin gaura neagră este totuși teoretică. Gravitatea intensă a găurilor negre denaturează trecerea timpului atât de mult, încât observatorii din afara găurii negre, obiectele care intră într-unul par să încetinească și să „înghețe” în apropierea orizontului evenimentului, înainte de a se estompa pur și simplu. (Ceea ce sună mult mai frumos.)
Cu alte cuvinte, în ciuda importanței acestui orizont de eveniment, oamenii de știință nu au dovedit niciodată în mod direct existența acestuia. Și din cauza dificultății de a găsi chiar găuri negre (deoarece lumina nu le poate scăpa, sunt invizibile pentru majoritatea telescoapelor), cu atât mai puțin observarea lor, nu au existat multe șanse de a încerca. În absența unor dovezi convingătoare, unii astrofizici au subliniat că unele dintre obiectele pe care le numim găuri negre ar putea fi dramatic diferite de ceea ce am ajuns să credem, fără singularitate și fără orizont de eveniment. În schimb, ar putea fi obiecte reci, întunecate, dense, cu suprafețe dure.
Totuși, acest scepticism cu gaură neagră a început să-și atragă propriul scepticism, întrucât telescoapele au capturat în cele din urmă găuri negre în actul a ceva extraordinar. În ultimii șapte ani, „oamenii au început să vadă stele căzând în găuri negre”, spune Pawan Kumar, astrofizician la Universitatea Texas din Austin, unde accidental Wheeler a predat fizica teoretică timp de un deceniu. "Acestea sunt lucruri foarte luminoase care pot fi văzute de la miliarde de ani-lumină distanță."
De atunci au fost observate mai multe dintre înghițirile strălucitoare, relativ rapide. Anul trecut, Kumar a decis că aceste emisii de lumină vor face un test bun pentru a demonstra existența orizontului evenimentului. „Majoritatea oamenilor din comunitate au presupus că nu există o suprafață dură”, spune Kumar. Cu toate acestea, subliniază, „în știință, trebuie să fii atent. Ai nevoie de dovezi”.
Așadar, în 2016, Kumar și colaboratorul său, Ramesh Narayan, de la Centrul Harvard-Smithsonian pentru Astrofizică, au lucrat pentru a calcula ce fel de efecte v-ați aștepta să vedeți dacă o stea înghițită de o gaură neagră se ciocnește cu adevărat cu o suprafață dură. Ar fi asemănător cu zdrobirea unui obiect împotriva unei roci, spune Kumar, creând o energie cinetică intensă, care ar fi emisă căldură și lumină luni întregi sau chiar ani.
Cu toate acestea, o scanare a datelor telescopului pe parcursul a trei ani și jumătate nu a găsit nicio situație a semnăturilor ușoare pe care el și Narayan le-ar fi calculat ar fi eliberate dacă stelele ar lovi o gaură neagră de suprafață dură. Pe baza probabilității, cercetătorii au prezis că ar fi trebuit să găsească cel puțin 10 exemple în acea perioadă de timp.
Kumar numește această cercetare, publicată în acest an în revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, un „pas cu dimensiuni bune” spre dovedirea existenței orizontului evenimentului. Dar încă nu este chiar o dovadă. Teoretic, o gaură neagră de suprafață dură ar putea exista încă în calculele studiului său. Dar raza acelei suprafețe ar trebui să fie situată la aproximativ un milimetru din raza Schwarzschild a găurii negre sau punctul în care viteza necesară pentru a scăpa de gravitatea acesteia ar fi egală cu viteza luminii. (Rețineți că raza Schwarzschild nu este întotdeauna aceeași cu un orizont de eveniment, deoarece și alte obiecte stelare au gravitație).
„Limitele pe care această hârtie le plasează pe raza unei posibile suprafețe solide - 4 mii de procente în afara razei Schwarzschild pentru un obiect compact supermassiv - este impresionant”, spune Bernard Kelly, un astrofizician NASA care nu a fost implicat în această cercetare.
Kumar are deja cercetări în conductă pentru a restrânge și mai mult această limită, până la punctul în care ar fi aproape sigur că nu ar putea exista găuri negre cu suprafață dură. Aceasta, pentru el, ar fi o dovadă de încredere că găurile negre tradiționale sunt singurul fel de găuri negre care ocupă universul nostru. „Dacă va fi finalizat, în viziunea mea se va închide câmpul”, spune Kumar. „Vom avea dovezi ferme că teoria lui Einstein este corectă”.
