10 skrítnustu hlutir sem við lærðum um svarthol árið 2021

Vísindamenn sem rannsaka svarthol geta verið vissir um að ár eftir ár verði stórkostlegar uppgötvanir. Árið 2021 var engin undantekning, með mörgum spennandi nýjum niðurstöðum varðandi þessi undarlegu þyngdarskrímsli. Í dag munum við íhuga það mest spennandi uppgötvun svarthol á þessu ári og hvernig þau auka skilning okkar á alheiminum.

Svartholið sem snýst hraðast

Jafnvel mest rannsökuðu svarthol geta komið á óvart. Í febrúar endurskoðuðu eðlisfræðingar mat sitt á eiginleikum geimskrímslisins í hjarta Cygnus X-1 kerfisins, sem einnig var fyrsta svartholið sem staðfest var að væri til. Svartholið Cygnus X-1, sem fyrst uppgötvaðist fyrir tæpum 60 árum, hefur reynst vera 50% massameira en áður var talið, 21 sinnum massameiri en sólin, og á braut mjög nálægt ljóshraða, sem setti nýtt met fyrir svarthol.

Svartholið í Cygnus X-1 er í um 7200 ljósára fjarlægð og er hægt og rólega að éta bláa ofurrisa fylgistjörnu sína, sem gefur vísindamönnum nýja innsýn í slíka ferla.

Lestu líka: Hversu mörg svarthol í alheiminum?

Spaghettísk stjarna

Þegar stjarna kemst of nálægt brún svarthols, rífa þyngdarkraftar hana í sundur í langa þráða sem dragast inn í munn svartholsins. Þetta ferli, þekkt sem „spaghettification“, framleiðir ljós þegar efni stjörnunnar hitnar í gegnum núning, sem gerir stjörnufræðingum kleift að fanga þessa ógnvekjandi athöfn í allri sinni dýrð. Í maí tóku vísindamenn fyrst eftir stjörnu sem var mulin og gleypt á þennan hátt í svarthol sem vó 30 milljón sinnum massa sólar og staðsett í miðju vetrarbrautarinnar í 750 milljón ljósára fjarlægð frá jörðinni.

Auk þess að safna mikilvægum gögnum um spaghettívirkni, hjálpuðu mælingarnar vísindamönnum að búa til ótrúlega mynd af frásogi stjörnunnar.

Lestu meira: Stjörnufræðingar uppgötvuðu í fyrsta skipti afleiðingar „spaghettification“ stjörnu með svartholi

LIGO sannar að Hawking hafi rétt fyrir sér

Í júní horfðu vísindamenn við Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) á tvö risasvarthol renna saman í eitt og greindu gárurnar í efni tímarúmsins, kallaðar þyngdarbylgjur, af völdum svartholanna sem hreyfast á miklum hraða.

Þeir komust að því að yfirborð svartholsins sem myndast er stærra en fyrstu tveggja samanlagt. Auk þess að afla óvæntra gagna, hjálpa niðurstöður rannsóknarinnar við að sanna tilgátu breska stjarneðlisfræðingsins Stephen Hawking árið 1971, þekkt sem svartholssvæðissetningin. Setningin segir að yfirborðsflatarmál svarthols geti ekki minnkað með tímanum, lögmál sem Hawking hefur fengið með því að nota Einsteins almenna afstæðiskenningu. Og líka skilningur hans á óreiðu. Þó að rannsóknarniðurstöðurnar hafi verið sigur fyrir Hawking, létu þeir eðlisfræðinga undra. Samkvæmt skammtafræði ættu svarthol að dragast saman og gufa upp, þannig að það er ekki ljóst hvernig á að samræma þetta við lögmál Hawkings að yfirborð þeirra ætti alltaf að aukast.

Einnig áhugavert: Vísindamenn hafa fundið út hvernig eigi að hlusta á þyngdarbylgjur Miklahvells

Samruni svarthols og nifteindastjörnu

Í júní tilkynntu vísindamenn sem unnu með LIGO að í fyrsta skipti væru þeir vissir um að þeir hefðu séð svarthol sameinast í þjöppuð líkama sem kallast nifteindastjörnur. Ásamt svartholum eru nifteindastjörnur ein möguleg lokaniðurstaða dauða massamikilla stjarna, þegar stjarnan springur sem sprengistjarna og skilur eftir sig leifar. Þrátt fyrir að LIGO hafi áður séð vísbendingar um mögulega samruna svarthola og nifteindastjarna, bara á þessu ári hafa tvö merki sannað með óyggjandi hætti að slík samruni eigi sér stað.

Bæði merkin greindust í janúar 2020, með um það bil 10 daga millibili. Í fyrra tilvikinu gleypti svarthol með sexfaldan massa sólar nifteindastjörnu með einum og hálfum massa sólar og í því seinna svarthol með níufaldan massa massans. Sól og nifteindastjarna með tvöfaldan massa sólar.

Tilmæli ritstjóra: Stjörnueðlisfræðingar raktu í fyrsta sinn samruna nifteindastjarna og svarthola

Snemma svarthol valda stormum

Næstum allar þekktar vetrarbrautir eru með risasvarthol í miðju sinni, sem bendir til náins sambands milli tveggja geimfyrirtækja. En vísindamenn skilja enn ekki hvernig svarthol hefur áhrif á vetrarbrautarhýsilinn. Rannsókn sem birt var í júní leiddi í ljós að háhraðavindurinn blæs frá 13 milljarða ára gamalli vetrarbraut, næstum jafngömul alheiminum sjálfum. Þetta er elsta dæmið um vetrarbrautavind sem gýs úr risastórum svartholum þegar þau gleypa gas og ryk í kring.

Einnig eru kröftugir vindar, sem hreyfast á um 1,8 milljón km/klst., nógu hratt til að blása efni yfir vetrarbrautina og hindra líklega stjörnumyndun. Þetta bendir til þess að vetrarbrautir og svarthol þeirra hafi forn og mjög náin tengsl.

Lestu líka: Vísindamenn hafa greint röntgengeislun út fyrir atburðarsjóndeildarhring svarthols

Ljós bergmál sanna Einstein rétt

Stephen Hawking var ekki sá eini sem sigraði svarthol á þessu ári. Í júlí mynduðu stjörnufræðingar röntgengeisla frá risasvartholinu í miðju Zwicky þyrilvetrarbrautarinnar, sem er í 1,8 milljarða ljósára fjarlægð. Ekki aðeins fundu rannsakendur ljós sem kom frá framhlið svartholsins heldur gátu þeir líka fundið undarlega bergmál af ljósi sem þeir gátu ekki greint í fyrstu.

Þeir virtust koma aftan frá svartholinu, sem þýðir að risastór heildin var að skekkja efni tímarúmsins svo mikið að ljós var dregið frá annarri hlið svartholsins til hinnar. Þetta ferli samsvarar nákvæmlega því sem búast mætti ​​við af almennri afstæðiskenningu Einsteins, en það hefur ekki enn verið uppgötvað með óyggjandi hætti.

Geimverur geta nýtt sér kraft svarthols

Vísindamenn eru óhræddir við að gefa sér forsendur svo framarlega sem þær eru byggðar á viðeigandi gögnum. Í ágúst lagði hópur stjörnufræðinga í Taívan til að tæknilegar geimverur gætu uppskera orku úr svartholum með því að nota ímyndaða stórbyggingu sem kallast Dyson kúlur sem umlykja stjörnuna. Þó að svarthol séu talin dökk gefa þau frá sér mikla orku vegna þess að þau nærast á nærliggjandi efni sem hitnar og gefur frá sér sem ljós.

Stjörnufræðingar veltu því fyrir sér hvort geimvera tegund gæti sett sporbrautir sem eru þaktir einhverju eins og sólarplötur í kringum svarthol til að gleypa orkusprengingar þess. Þar sem svarthol eru minni en stjörnur myndi þetta gera geimverum kleift að spara byggingarefni og hugsanlega gera þeim kleift að geyma ótrúlega mikið af orku.

Nánari upplýsingar:  Hvað er Dyson kúla og af hverju höfum við ekki smíðað hana?

Svarthol á reiki geta sest að í vetrarbrautinni okkar

Um 12 risastór, ósýnileg svarthol gætu leynst í útjaðri Vetrarbrautarinnar. Þessi niðurstaða fékkst í ágúst þegar vísindamenn birtu niðurstöður nýrrar eftirlíkingar af árekstrum vetrarbrauta. Við slíka gríðarmikla atburði geta þyngdarkraftar valdið því að risastór svarthol, sem vega milljónir eða milljarða sinnum þyngra en sólin, fljúga og reika um blekkju dýpi geimsins.

Sumar þeirra kunna að lokum að setjast að í geirum vetrarbrauta eins og okkar eigin og vetrarbraut á stærð við Vetrarbrautina er að meðaltali um 12 vetrarbrautir. Stjörnufræðingar vonast til að komast að því hvernig eigi að leita að þessum týndu risum til að sannreyna nákvæmni uppgerða þeirra.

Lestu líka: Svarthol hefur fundist í stjörnuþyrpingu fyrir utan vetrarbrautina okkar

Næsta par af svartholum hefur fundist

Í desember tóku sjónaukar upp vísbendingar um tilvist næsta svartholapars við plánetuna okkar, á braut hvert um annað í um 89 milljón ljósára fjarlægð frá jörðinni í stjörnumerkinu Vatnsberinn. Fyrra metpar svarthola er fimm sinnum lengra í burtu en þetta, sem þýðir að vísindamenn hafa tækifæri til að rannsaka slík kerfi nánar en áður. Báðir meðlimir tvíeykisins eru lyftingamenn - sú stærri hefur tæplega 154 milljón sóla massa og sú minni er 6,3 milljón sinnum massameiri en stjarnan okkar.

Þær snúast um hver annan í aðeins 1600 ljósára fjarlægð – lítils virði á kosmískan mælikvarða og enn eitt met sem gefur til kynna að eftir 250 milljónir ára muni þau renna saman í eitt risastórt svarthol.

Lestu meira: Very Large Telescope hefur uppgötvað næsta par risasvarthola

Svarthol of stórt fyrir vetrarbrautina

Lítil vetrarbraut á braut um okkar eigin í um 820 ljósára fjarlægð virðist innihalda eitthvað undarlegt. Dvergvetrarbrautin Leó I, sem er 50 sinnum minni en Vetrarbrautin, hýsir risastórt svarthol sem hefur næstum sama massa og svartholið í miðju Vetrarbrautarinnar. Stjörnufræðingar velta því fyrir sér hvernig svo stórt svarthol hafi endað í svona lítilli vetrarbraut.

„Það er engin skýring á tilvist þessarar tegundar svarthols í dvergkúluvetrarbrautum,“ sagði Maria Jose Bustamante, framhaldsnemi í stjörnufræði við háskólann í Texas í Austin, í yfirlýsingu. Við verðum að bíða næstu árin til að skilja nákvæmlega hvað þetta þýðir fyrir þróun svarthola og vetrarbrauta.

Lestu líka:

• Mynduðust svarthol strax eftir Miklahvell?
• Very Large Telescope hefur uppgötvað næsta par risasvarthola