Meie galaktika keskmes on supermassiivne must auk. Seda ei saa vaadata otse teleskoopide kaudu ega meie silmaga, kuid astronoomid teavad, et see on olemas. Tegelikult on paljude galaktikate südames supermassiivsed mustad augud. Kuidas astronoomid teavad, et need koletised varitsevad galaktilisi tuumasid? Nad kasutavad valguse uurimiseks mitmesuguseid meetodeid, kuna see läbib musta auku. Samuti uurivad nad musta augu ümbritsevat piirkonda, et mõista, kuidas see mõjutab läheduses asuvaid gaasipilvi, tolmu ja isegi tähti. Praegu on Linnutee supermassiivne must auk, nimega Ambur A *, üsna vaikne ja astronoomid jälgivad seda paljude toimingute valguse lainepikkuses.
Miks vaimustus mustadest aukudest?
Mustad augud on lemmik ulmelugudes ja meedias. Mõnikord kasutatakse neid sümboliseadmena, et võimaldada mingit tähtedevahelist reisitrikki. Või tutvustatakse neid ajas rännaku või mõne muu loo olulise elemendi kaudu. Nii põnevad kui sellised jutud on, on nende veidrate behemothide taga olev tegelikkus intrigeerivam, kui kirjanikud suudavad ette kujutada. Millised on supermassiivsete mustade aukude faktid? Kas supermassiivsete mustade aukude ulmekujundite taga on mõni teadus? Uurime välja.
Mis on ülimaitsvad mustad augud?
Üldiselt ülimassiivsed mustad augud on just see, mida nende nimi ütleb: tõesti väga suured mustad augud. Need mõõdavad sadades tuhandetes päikesemassides (üks päikese mass võrdub Päikese massiga) kuni miljarditesse päikesemassi. Neil on tohutu jõud ja nad avaldavad uskumatut mõju oma galaktikatele.
Enamik ülivõimsaid mustaid auke eksisteerib galaktikad. See keskne asukoht võimaldab neil (vähemalt osaliselt) aidata galaktikaid koos hoida. Nende gravitatsioon on nende uskumatu massi tõttu nii tohutu, et isegi sadade tuhandete valgusaastate kaugusel asuvad tähed on orbiidil nende ümber ja galaktikasüdamikud, milles nad asuvad.
Mustad augud ja nende uskumatud tihedused
Kui astronoomid räägivad mustadest aukudest, on nende kasutatav peamine omadus, mis eraldab mustad augud teistest "tavalistest" objektidest universum on tihedus. See on "musta kraami" pakendatud "kraami" kogus. Tihedus mustade aukude südamikes on nii suur, et see muutub sisuliselt lõpmatuks. Täpsemalt, maht (musta augu ja selle varjatud massi suurus võtab) läheneb nullile. See tähendab, et see on natuke rohkem kui väike täpsus ruumis, kuid see üksikpunkt, mida nimetatakse singulaarsuseks, sisaldab uskumatult palju massi. See muudab selle uskumatult tihedaks. See tihedus on jaotatud kogu musta augu piirkonnas, ainsusest kuni sündmushorisont (mis on koht, kus musta augu raskus on liiga tugev, et midagi toimuks) vastu panna.
See kõlab nii, nagu oleks musta augu sisemus (sündmuse horisondi tagant) uskumatult purustatud, ilma et oleks ruumi. Huvitav on see, et on olemas eksperimentaal, mille kohaselt võib supermassiivsete mustade aukude keskmine tihedus olla väiksem kui see, mida inimene hingab. Tegelikult, mida suurem on mass, seda suurem on vähem tihe supermassiivne must auk on siis, kui arvestada kogu ala mahtu singulaarsusest sündmushorisondini. Mass jaotataks selle piirkonna kaudu ja rohkem ainulaadsuse järgi kui "ääremaades".
Kui see on tõsi, siis poleks võimalik ainult läheneda ülitäpsele mustale augule, vaid võiks ka langevad teoreetiliselt supermassiivsesse musta auku ja jäävad mõnda aega ellu, kuni lähedale singulaarsus. Siiski on üks suur probleem: gravitatsioon. See on nii tugev, et äärmuslik gravitatsiooniline tõmbe lõhub kõik, mis sündmuse horisondi kohal möödub. Nii palju ussiauku reisimiseks!
Kuidas moodustuvad supermassiivsed mustad augud?
Supermassiivsete mustade aukude teke on siiani üks astrofüüsika saladusi. Tavalised mustad augud on südamiku jäänused, mis on maha jäetud supernoova massilise tähe plahvatus. Mida massiivsem on täht, seda massiivsemaks jääb must auk.
Seetõttu võiks eeldada, et supermassiivse tähe kokkuvarisemisel tekivad supermassiivsed mustad augud. Probleem on selles, et selliseid tähti on tuvastatud vähe. Veelgi enam, füüsika ütleb meile, et nad ei tohiks üldse olemas olla. Kuid siiski. Kõige massiivsemad tähed on Päikese massist kümneid kuni sada korda suuremad. Mõni haruldane hüpergüüs võib olla kuni 300 tähemassi. Sellegipoolest on isegi need koletised kaugel massi tüüpidest, mida oleks vaja supermassiivse musta augu tekitamiseks. Piltlikult öeldes: supermassiivse musta augu tegemiseks on vaja palju rohkem massi kui isegi kõige supermassiivsemates tähtedes.
Niisiis, kui need objektid ei ole loodud teiste mustade aukude traditsioonilisel viisil, siis kust tulevad koletise mustad augud? Juhtiv idee on see, et nad moodustasid palju-vähem mustad augud suurte ehitamiseks. Lõpuks tooks massi kogunemine kaasa ülimassiivse musta augu tekkimise. See on supermassiivse musta augu ehitamise hierarhiline teooria. Selle teooriaga on mõned probleemid, kuna see nõuab supermassiivsete mustade aukude "keskmise massi" uurimist. Nad oleksid "astmes astme vahel" väiksematest mustadest aukudest supermassiivsete koletisteni. Astronoomid on hakanud neid rohkem avastama ja uurima nende eripära, et täita lüngad hierarhilises teoorias.
Mustad augud, suur pauk ja ühinemised
Teine juhtiv teooria supermassiivsete mustade aukude loomise kohta on see, et need tekkisid esimestel hetkedel pärast Suur pauk. Muidugi ei ole kõik selle aja tingimuste kohta täielikult mõistetav, et aru saada, kuidas rolli mängisid mustad augud ja mis nende tekkimist ergutas.
Vaatlused teadaolevate supermassiivsete ja keskmise massiga mustade aukude kohta näitavad, et ühinemisteooria on tõenäoliselt lihtsaim seletus. Vanimate, kõige kaugemate ja massiivsete ülimassiivsete mustade aukude uurimine, kvaasarid konkreetselt näitab, et on tõendeid selle kohta paljude galaktikate ühinemine mängis rolli. Kui galaktikad sulanduvad, siis paistavad ka nende mustad augud. Ühinemised mängivad rolli täna nähtavate galaktikate kujundamisel ja seetõttu on mõistlik, et nende keskmised mustad augud võivad kaasa tulla ja koos galaktikatega kasvada. Huvitav on see, et kui need mustad augud sulanduvad, saadavad nad palju energiat. See tegevus kiirgab ka gravitatsioonilisi laineid, mida astronoomid on lihtsalt võimelised mõõtma.
Kui vastus on ühinemised, pakuvad need musta auku vaheprobleemile osalise lahenduse. Mõlemal juhul pole vastus veel selge. Galaktikate ja nende mustade aukude vaatlemiseks ja iseloomustamiseks on vaja veel palju ära teha.
Teadus ulmes
Tulles tagasi ulme ja mustade aukude juurde, on omadusi, mis painutavad kirjanike kasutatud meelt täielikult. Lood kiirem kui kerge reisimine, tähtedevaheline reisimine Ajarännakud läbivad ulmeromaane. On isegi teooriaid, et mustad augud on väravad alternatiivsetesse universumitesse.
Kas nende ideede toetuseks on tõendeid? Tegelikult jah, kuigi ainult väga äärmuslikes olukordades. Mõte kasutada musti auke ussiaukudena, mis ühendavad meid kuidagi universumi teise poolega, on olnud juba aastakümneid. See on suurepärane ja ulmeline fantaasia, mis tõenäoliselt ei muutu niipea kui kunagi varem.
Võimalused on arvutatud isegi tõsise füüsika ja üldrelatiivsus. Nii et teoreetiliselt võiksid need asjad juhtuda, nagu näidati 2014. aasta filmis Tähtedevaheline. Filmitegijatega koos töötanud füüsik pakkus välja mõned teoreetilised ideed, mis toetasid filmi ja töötasid teaduslikult. Kuid nõutav tehnoloogia pole endiselt saadaval ja tuleb täita mitmesuguseid eritingimusi. Kuid kes teab - ka suurt osa tehnoloogiast, mida inimesed tänapäeval lendudeks kasutavad, peeti kunagi võimatuks.
Kiired faktid
- Supermassiivsed mustad augud on olemas paljude galaktikate, sealhulgas Linnutee südames.
- Mõnes galaktikas, näiteks Andromeda galaktikas, võib olla rohkem kui üks neist koletistest.
- Kui galaktikad ühinevad, võivad ühineda ka nende mustad augud.
- Supermassiivsetel mustadel aukutel võib peidus olla kuni miljardeid tähemasse.
- Meie enda Linnuteel on supermassiivne must auk nimega Ambur A *
Allikad
- Mohon, Lee. "Supermassiivsed mustad augud on nende galaktikaid kasvamas." NASA, NASA, 15. veebr. 2018, www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/supermassive-black-holes-are-outgrowing-their-galaxies.html.
- Saplakoglu, Yasemin. „Nullitakse, kuidas moodustuvad ülimaitsvad mustad augud.” Teaduslik ameeriklane, 29. sept. 2017, www.scationalamerican.com/article/zeroing-in-on-how-supermassive-black-holes-formed1/.
- “Supermassiivne must auk | COSMOS. ” Astrofüüsika ja superarvutitehnika keskus, astronoomia.swin.edu.au/cosmos/s/supermassiivne must auk.
Toimetanud ja värskendanud Carolyn Collins Petersen.