Dele:
10 måter Black Holes fortsetter å overraske oss
Et svart hull er en stor mengde saken presset inn i et lite område med et enormt gravitasjonstrekk for størrelsen. Mange sorte hull danner seg fra døende gigantiske stjerner som faller sammen på seg selv. Men selv som svarte hull fortsetter de å bane og utøve det samme gravitasjonssporet på gjenstander rundt dem.
Visualiser det på denne måten. Hvis jorden ble et svart hull (som det ikke kunne), ville det veie det samme som det gjør i dag, men størrelsen ville være mindre enn et menneskelig øyeboll. Imidlertid ville det øyebollet ha samme gravitasjonstrekning, så månen ville fortsette å bane rundt den.
Du ville ikke se det svarte hullet direkte fordi grensen rundt munnen (kalt "hendelseshorisonten") fanger lys inni. Men som usynlig vind som gjør at trærne kan bøye og svinge, tror vi at svarte hull er der på grunn av deres effekt på omgivelsene.
Ikke alle forskere tror på svarte hull. Men for de som gjør det, fortsetter overraskelsene bare å komme.
10Vore tidlige forfedre har sett Milky Way's Black Hole
For rundt to millioner år siden brøt det supermassive svarte hullet i sentrum av vår galakse inn i livet med strålende glød. På den tiden begynte mannen å gå oppreist. Våre forfedre ville ha sett et måneskjærende lys i den sørlige himmelen som så ut som en lys fuzzball eller flekk.
Vårt svarte hull, Skytten A *, er stille nå. Men da ble det antatt å være en aktiv galaktisk kjerne (AGN), det energiproduserende kompakte senteret i en galakse som kraftig skiller ut resten av det. Et fôring svart hull kan være kilden til en AGN, da dens tyngdekraften trekker seg til saken, danner en plate som varmes opp og lyser. Hvis disken trekker seg i store mengder materie, blir to lyse stråler av højenergipartikler kastet av det svarte hullet vinkelrett på spinnet.
Astronomer utarbeidet denne AGN-teorien i 2010 etter å ha spottet to Fermi-bobler som strekker seg 25.000 lysår over og under vår galakse. Forskerne mener at AGN-stråler kunne ha produsert disse boblene mellom en og tre millioner år siden.
Det svarte hullet lysshowet ville ha vart noen få tusen år for våre forfedre. Ifølge antropologen Chris Stringer, "Det var begynnelsen av slekten homo. Stenverktøyet hadde allerede begynt, men hjernen begynte bare å forstørre. "Hvis Skytten A * går AGN igjen, kan vi bli behandlet til vårt eget fantastiske lysshow i natthimmelen.
9 Ikke hvert kosmisk kraftverk er et svart hull
I flere tiår trodde mange forskere at ekstremt lyse røntgenkilder, kjent som ultraluminøse røntgenkilder (ULX), måtte forårsakes av svarte hull som spiste stjerner eller annet materiale.
Når den enorme tyngdekraften til et svart hull tiltrekker seg gass av en nærliggende stjerne, spiralerer den gassen ned for å danne en oppladningsdisk rundt det svarte hullet. Som vann sirkler før det går ned i avløpet, akselererer gassen sterkt, oppvarming til ekstremt høye temperaturer som frigjør lyse røntgenlys i alle retninger. Jo større fôring svart hull, jo mer det forbruker, og jo lysere lyset.
Det var teorien. Da, i nærliggende galakse M82, oppdaget astronomer ved en uLX-kilde som pulserte, og sendte en strålende røntgenstråle som feide forbi jorden hvert 1.37 sekunder som et fyrtårn. Problemet er at svarte hull ikke pulser. Pulsars puls.
En pulsar er en spinnende nøytronstjerne (resterne av en døende stjerne som ikke var stor nok til å bli et svart hull) som utsender røntgenlys fra sine magnetiske poler som fyrtårnet bare beskrevet. Men pulsaren i M82-galaksen er 100 ganger lysere enn dens masse skal tillate i henhold til en fysikkretningslinje kalt Eddington-grensen. Det bør ikke være en ULX-kilde.
"Du kan tenke på denne pulsaren som den sterke musen av stjernene," sa Fiona Harrison fra California Institute of Technology. "Den har all kraft i et svart hull med mye mindre masse. Pulsar ser ut til å spise ekvivalent av et svart hulls diett. "
Astronomer må nå undersøke andre ULX kilder for å se om de pulser. De kan ikke lenger anta at hver ULX-kilde, eller kosmisk kraftverk, er et svart hull.
8Mer gluttonous enn imaginert
Inntil nylig trodde forskere at størrelsen på et svart hull bestemte topphastigheten der den kunne spise og produsere lys (Eddington-grensen). Da oppdaget de P13, et svart hull i galaksen NGC7793, som roterer rundt en supergiant stjerne mens den kanibaliseres. Men P13 gorger seg selv på sin følgesvenns gass 10 ganger raskere enn astronomene trodde mulig.
P13 antas å være 15 ganger mindre enn vår sol enda en million ganger lysere. Den har evnen til å fortære sin følgesvenn på mindre enn en million år, som er rask i kosmisk tid.
Dette lille svarte hullet bruker materie med en vekt som tilsvarer 100 milliarder milliarder pølser hvert minutt. "Som hotdog-eierslegende Takeru Kobayashi viste oss berømt, betyr størrelse ikke alltid i verden med konkurransedyktig mat, og selv små svarte hull kan spise gass i en eksepsjonell hastighet," sa astronomen Dr. Roberto Soria.
I likhet med M82-pulsaren er P13 en ultraluminøs røntgenkilde som ikke bare bryter Eddington-grensen, det slår den ut av galaksen. Astronomer innser nå at det ikke kan være en streng grense for hvor mye et svart hull kan spise.
7Supermassive Black Holes kan være mer mange enn vi trodde
Svarte hull kommer i en rekke størrelser, fra primordial (som kan være så lite som et atom) til supermassiv (med masse større enn en million soler pakket inn i størrelsen på et solsystem). Det kan til og med være en sjelden ekstra stor størrelse som kalles ultramassiv.
På en gang ble det antatt at bare større galakser inneholdt massive sorte hull.Men i begynnelsen av 2014 viste astronomer at over 100 små dverggalaksier ser ut til å ha massive sorte hull i sine sentre. Sammenlignet med vår Milky Way samling på 200-400 milliarder stjerner, har en dverggalakse bare noen få milliarder stjerner og langt mindre masse.
Så i september 2014 annonserte astronomer at de hadde funnet et supermassivt svart hull i en ultrakompakt dverggalakse som heter M60-UCD1, den tetteste galaksen som er kjent for tiden. Hvis du bodde i M60-UCD1, ville du se minst en million stjerner på nattehimmelen i motsetning til de 4000 stjernene vi ser fra jorden med det blotte øye.
Selv om Melkeveiens sentrale svarte hull har en masse på fire millioner soler, er det mindre enn 0,01 prosent av galaksen vår totale masse. Til sammenligning er M60-UCD1s sorte sorte hull et monster, med en masse på 21 millioner soler som er 15 prosent av sin galakse totale masse.
Basert på disse funnene, tror noen astronomer at mange ultrakompakte dverggalaksier kan være resterne av større galakser som ble revet fra hverandre når de kolliderte med andre galakser. Så det kan være så mange supermassive svarte hull i sentrene til ultrakompakte dverggalaksier som det er i større galakser.
6Gobbling masse som en baby Pac-Man
Quasars er de strålende sentrene til de fjerneste galakser vi kan se i vårt univers. De antas å være supermassive svarte hull med accretion-disker som spretter ut utrolig lyst røntgenlys. Kvasarer kan skinne opptil to billioner ganger lysere enn vår sol. De kan være milliarder av lysår unna Jorden. Å se på en quasar er å se tilbake i tid på sitt babyfoto.
Forskere har forundret hvordan et tidlig svart hull kunne begynne livet med en estimert 10 solmasser, og deretter vokse raskt til mer enn en milliard solmasser kort etter big bang. Under normale forhold drev gass mot et svart hull spiraler ned for å danne en accretion-disk. Noen gass trickles innvendig, men flere prosesser reduserer vanligvis veksten av et svart hull.
Forskere mener at det tidlige universet inneholdt kalde gasstrømmer som var mye tykkere enn det som eksisterer i dag. Et ungt svart hull ville ha beveget seg raskt, stadig skiftende retning som en gobbling baby Pac-Man som nærliggende babystjerner banket den rundt. Disse raske retningsendringer kan ha gjort at det svarte hullet spiser materiale direkte fra disse tettere gasstrømmene så fort at den langsomme spiralen aldri skjedde. Etter hvert som det svarte hullet vokste, spiste det enda raskere. I en kosmisk rask 10 millioner år ville det svarte hullet ha vokst fra 10 solmasser til 10.000 solmasser. Så ville vekstraten ha bremset. Men veien til en vekt på minst en milliard solmasser ville vært låst inn.
5Blackhull kan forhindre stjerneformasjon
I modne galakser oppdaget forskerne at massive sorte hull kan stoppe utviklingen av babystjerner ved å spytte ut partikler som avgir radiobølger. Når de beveger seg nær lysets hastighet, virker disse oppvarmede strålene som avbrytere for å stoppe varm gass i galaksen fra kjøling og kondensering til nye stjerner. Forskere vet ikke hvorfor sentrale svarte hull i disse eldre, ofte elliptiske, galakser begynner å utsende disse partiklene.
Men inntil nylig trodde de at massive sentrale svarte hull alltid var skyld i "røde og døde galakser", som bare består av eldre stjerner. Da oppdaget de flere kompakte, unge galakser som dør for tidlig. Disse unge galakser har massen av Milky Way klemmet inn i et relativt lite område.
Basert på deres forskning, tror et team av astronomer at disse stjernene er ansvarlige for å vende sin egen bryter i disse yngre galakser. En utbrudd av star-making aktivitet ser ut til å begynne med kollisjonen av to gassrike galakser som trakter mye kald gass inn i komprimert sentrum av den fusjonerte galaksen. Da kan energien fra denne frenzied birthing-aktiviteten utbrette all gjenværende gass som slår ned fremtidig stjernedannelse. Det er også mulig at gassen i disse galakserne ganske enkelt blir for varm til å avkjøles og kondensere til nye stjerner.
4The Eye Of Sauron Viser Black Holes Weigh More
Astronomer tror nå at supermassive svarte hull i galaksenes sentre har 40 prosent mer masse enn opprinnelig trodd. Dette kan bidra til å forklare hvorfor Eddingtons grense for lysstyrke ikke fungerer med noen nåværende masseberegninger.
Forskere brukte en landmålingsteknikk for å måle avstanden til NGC 4151-galaksen, hvis aktive kjerne kalles "Eye of Sauron" fordi det ser ut som sin navnebror fra Ringenes Herre filmer. En tidligere teknikk hadde estimert avstanden fra jord til NGC 4151s sentrale svarte hull som 13 millioner-95 millioner lysår.
Forskerne bestemte seg for å bruke Twin Keck-teleskopene i Hawaii - og enklere matematikk - for å få et resultat med nesten 90 prosent nøyaktighet. NGC 4151 sorte hull var aktivt, fôring på nærliggende gass og produserer røntgenlys. Denne ultrafiolette strålingen oppvarmet da en støvring som omkranser det svarte hullet. Etter 30 dager vil støvet avgi infrarød stråling. Med tiden på 30 dager og lysets hastighet, beregnede forskerne avstanden mellom det svarte hullet og støvringen.
Den avstanden ble brukt til å danne basen av en likemessig trekant. Etter måling av vinkelen i himmelen fra støvringen brukte forskerne enkel geometri for å beregne avstanden til Saurons øye som ca. 62 millioner lysår.
Denne mye enklere teknikken gir nå dem muligheten til å måle massen av supermassive sorte hull mer presist. En annen bruk er å måle hvor fort universet ekspanderer, noe som vil bidra til å bestemme universets alder.
3Forklaring hvordan humleflyene flyr
Inntil nylig trodde de fleste gravitasjonsforskere at romtid ikke kunne være turbulent. Men tre forskere snudde den troen på hodet da de bestemte seg for å analysere om tyngdekraften kunne oppføre seg som en væske. Under de rette forholdene er væsker turbulente. Som krem rørt inn i kaffen din, kan de virke og virke i stedet for å bevege seg jevnt.
Forskerne slo seg på hurtige spinnende svarte hull for studiet. Plass-tiden er mindre viskøs rundt raskt spinnende sorte hull, noe som øker muligheten for turbulens, som ligner på hvordan vann virvler mer enn melasse.
Resultatene var overraskende, til og med for dem. "I løpet av de siste årene har vi gått ut fra en alvorlig tvil om hvorvidt tyngdekraften kan gå turbulent til ganske stor tillit til det," sa forsker Luis Lehner.
Før lenge kan dette gå fra et teoretisk funn til en observerbar en. Nye detektorer kan snart få muligheten til å oppdage gravitasjonsbølger, krusninger i romtid som oppfører seg som bølger i havet når en båt seiler gjennom den. I rommet kan gravitasjonsvæske ripple fra store kosmiske hendelser som to svarte hull som kolliderer.
Men disse funnene kan også hjelpe oss med å forstå turbulens her på Jorden, inkludert orkanernes fysikk, vindskjær med fly og det tilsynelatende umulige flyet til humlebeen.
2 Senteret for et galaktisk drapsmord
Noen astronomer tror på et mordm mysteri i rommet, og gjør pulsarer til små svarte hull. Det kalles "manglende pulsar problem."
For å gjenoppta, er pulsarer spinnende nøytronstjerner (restene av døende stjerner for små til å bli svarte hull) som avgir strålende stråling fra deres magnetiske poler som et fyrtårn. Med så mange stjerner i vår galakse, skal minst 50 døde være pulsarer midt i Milky Way. Men astronomer kan bare finne en.
Det er flere mulige forklaringer, men en av de mest spennende innebærer mørkt materiale. Som svarte hull er mørk materie usynlig og kan bare oppdages av den måten dens tyngdekraft trekker sammen med andre gjenstander i rommet.
To forskere har foreslått at en pulsarens tyngdekraften kan tiltrekke seg bestemte partikler av mørkt materiale, noe som får det mørke stoffet til å svulme pulsaren til en så stor størrelse at den kollapser inn i et svart hull. Pulsaren blir så stor at den støtter et hull gjennom stoffet i romtid og forsvinner. "Mørk materie kan ikke samle seg så tett eller like raskt i midten av vanlige stjerner," sa forsker Joseph Bramante. "Men i pulsarer ville det mørke saken samles inn i en 2 meter ball. Så kollapser den ballen inn i et svart hull, og det suger opp pulsaren. "
Noen mørke sager kombinerer materie og antimateriell i hver partikkel. Disse partiklene ville ødelegge hverandre ved kontakt. Så forskerne mener at bare asymmetriske mørke materiepartikler (som enten er materielle eller antimateriell, men ikke begge deler) kan bygge opp i en pulsars kjernen over tid.
Det er en større konsentrasjon av mørkt materiale i galaktisk kjerne, noe som kan forklare hvorfor pulsarene mangler bare i midten av vår Milky Way.
1Vi universet kan ha sprukket fra et 4-D svart hull
Et stort problem med big bang teorien er at vårt vitenskapelig forutsigbare univers kommer fra en singularitet, et uendelig tett punkt som ikke spiller av de samme fysikkens regler. Fysikere forstår ikke singulariteter. De kan ikke forklare hva som utløste big bang. Noen fysikere tror det er lite sannsynlig at et slikt kaotisk begynnelse ville produsere et univers med en stort sett ensartet temperatur.
Så tre forskere fra Perimeter Institute har foreslått en ny teori som de insisterer er matematisk lyd og testbar. De hevder at vårt univers er det voldsomt utstrålede ytre materialet fra supernovadødden til en 4-D-stjerne, hvis indre lag kollapset inn i et svart hull.
I vårt univers har et 3-D svart hull en 2-D hendelseshorisont, grensen rundt munnen av det svarte hullet som representerer det punkt som ikke er tilbake for noe som faller inn og blir fanget av tyngdekraften.
I et univers med fire romlige dimensjoner ville et 4-D svart hull ha en 3-D hendelse horisont. Vårt univers, utkastet materiale fra supernovaen, ville danne en 3-D-membran rundt 3-D-hendelseshorisonten. Den membranens vekst er det vi oppfatter som kosmisk ekspansjon. Vårt 3-D univers ville ha arvet ensartetheten av 4-D foreldreuniverset hvis det 4-D universet hadde eksistert i lang tid.
Forskerne raffinerer fortsatt sin modell. Hvis vi vurderer deres teori absurd, hevder de at det er rett og slett fordi vi ikke forstår et 4-D-univers. Vår tenkning er begrenset av en 3-D verden som kan representere bare virkelighetsspissen.