Čierne diery sú možno najpodivnejšie a najzáhadnejšie objekty známeho vesmíru. Nikto ich nevidel, ale vedci si sú istí, že existujú. Einstein ich nielen predpovedá, ale ich prítomnosť nepriamo potvrdzuje vplyv, ktorý majú na časopriestor okolo nich. O týchto objektoch vieme niečo, o nich však nevieme nič viac. Podľa vedcov pochopenie javu čiernych dier a najmä tých procesov, ktoré sa vyskytujú v ich centrách, nám umožní nielen porozumieť, ale tiež nám dá príležitosť kontrolovať veľmi základné prírodné sily, napríklad rovnakú gravitáciu.
Vedci každý rok podávajú správy o objavoch týkajúcich sa čiernych dier, ktoré vedú k bližšiemu pochopeniu ich povahy. Dnes budeme hovoriť o desiatich najnovších.
Mnoho čiernych dier strednej hmoty
Z rodiny čiernych dier sú pravdepodobne najvýznamnejšie tzv. Stredné (alebo stredné) masové čierne diery. Sú to čierne diery, ktorých hmotnosť je omnoho väčšia ako hmotnosť čiernych dier s hviezdnou veľkosťou (od 10 do niekoľko desiatok solárnych hmôt), ale oveľa menšia ako hmotnosť superhmotných čiernych dier (od milióna do stoviek miliónov slnečných hmôt). Predtým sa predpokladalo, že tento typ čiernej diery sa vyskytuje oveľa menej často, ako naznačujú ostatné dve triedy, ale nedávny objav tento názor vyvrátil.
V roku 2018 vedci našli miesto, kde sa tieto objekty najčastejšie nachádzajú. Z doteraz nevysvetlených dôvodov sa stredne veľké čierne diery najčastejšie nachádzajú v stredoch malých galaxií. Keď vedci prišli na to, vzácna čierna diera už nebola zriedkavá. Navyše tento objav môže pomôcť vyriešiť ďalšie tajomstvo spojené s čiernymi dierami.
Jednou z najnaliehavejších otázok modernej astronómie je povaha supermasívnych čiernych dier. Vedci nedokážu pochopiť, ako sa niektoré z objavených supermasívnych čiernych dier v relatívne kompaktných galaxiách od veľkého tresku veľmi rýchlo zväčšili. Tie isté čierne diery strednej hmotnosti môžu ukazovať na správnu odpoveď. Podľa jedného z predpokladov mohli supermasívne čierne diery rásť z čiernych dier priemernej hmotnosti, podľa iného - narodili sa týmto spôsobom od samého začiatku. Ale ako? Vedci zatiaľ nemôžu poskytnúť presnú odpoveď, zdá sa však, že sa začínajú pohybovať správnym smerom.
Propagačné video:
Tajomné objekty v blízkosti Strelca A *
Strelec A * je superhmotná čierna diera v strede našej galaxie. Na začiatku 21. storočia objavili vedci dva záhadné objekty. Prezývali sa predmetmi triedy G a pôvodne sa mýlili za oblaky plynu a prachu. Tajomstvo začalo potom, čo sa tieto objekty priblížili k čiernej diere. Namiesto toho, aby boli objekty G1 a G2 roztrhané silnou gravitáciou superhmotnej čiernej diery, nejako prežili.
V roku 2018 vedci objavili ďalšie tri objekty triedy G (G3, G4, G5) neďaleko Strelca A *. Analýza údajov zozbieraných v priebehu 12 rokov konečne neobjasnila situáciu pre astronómov. Objekty priťahujú pozornosť pre svoje neobvyklé vlastnosti. Všetkých päť G-objektov má charakteristické vizuálne znaky plynových oblakov, ale správajú sa ako hviezdy obrovskej hmoty.
Na základe toho vedci predpokladajú, že sa stretli s veľmi zriedkavým typom hviezd, ktoré nie sú pre našu galaxiu charakteristické. Vedci vysvetľujú vzhľad týchto objektov jedinečnými podmienkami v blízkosti supermasívnej čiernej diery: tu sa pod vplyvom silnej gravitácie môžu binárne hviezdy zrútiť, aby vytvorili jediný veľký objekt obalený hustou obalom z plynu a prachu. Vedci však poznamenávajú, že nie všetky objekty majú podobné obežné dráhy okolo čiernej diery, takže zatiaľ nemôžu presne vysvetliť povahu javu, ktorý videli.
Najstaršia čierna diera
Objav najstaršej čiernej diery nie je len otázkou veku. Objav tohto starého muža nám môže pomôcť vyriešiť mnoho zaujímavých záhad spojených s dobou, keď sa prvé hviezdy vo vesmíre začali zapaľovať.
Podľa vedcov sa čierna diera ULAS J1342 + 0928 objavená v roku 2017 narodila len asi 690 miliónov rokov po Veľkom tresku. Keď bol kozmos iba 5 percent dnešného veku, táto čierna diera už bola 800 miliónov krát vyššia ako naša Slnko dnes.
Objekt sa nachádza asi 13,1 miliárd svetelných rokov od Zeme a utvára sa počas prvých dní vesmíru. Toto obdobie sa často nazýva obdobím reionizácie, keď sa v dôsledku gravitačnej príťažlivosti začali objavovať prvé hviezdy, galaxie, zhluky a superklastre galaxií. Celkový obraz reionizácie nie je pre vedcov stále jasný, takže čierne diery, ktoré sa objavili počas tohto obdobia, môžu byť určite jedným z najzaujímavejších zdrojov nových informácií.
Ako je uvedené vyššie, vedci tiež nechápu, ako v takom krátkom čase po Veľkom tresku dokázali čierne diery akumulovať obrovské množstvo hmoty. Objekty ako ULAS J1342 + 0928 môžu túto otázku objasniť, ale aby bolo možné vyvodiť nejaké závery, bolo by dobré nájsť aspoň niekoľko podobných vesmírnych dinosaurov. Bohužiaľ, čierne diery z obdobia reionizácie sú mimoriadne zriedkavé.
Najrýchlejšie rastúca čierna diera
V roku 2018 vedci objavili „hladnú“čiernu dieru v známom vesmíre. Každý deň, každú sekundu, spotrebuje hmotu rovnajúcu sa hmotnosti nášho Slnka, vďaka ktorej tiež rýchlo rastie. Našťastie je pre nás veľmi ďaleko. Keby bolo toto monštrum v strede Mliečnej dráhy, potom by röntgenové lúče, ktoré vytvára, sterilizovali Zem od akéhokoľvek života.
Keď vedci objavili prvé svetlo z kvasaru J2157-3602 spojené s touto čiernou dierou, jeho vek sa odhadoval na 12 miliárd rokov. Hneď ako vedci potvrdili, že vedľa kvasaru je skutočne čierna diera, jej hmotnosť už bola okolo 20 miliárd solárnych hmôt. Astronómovia momentálne nevedia vysvetliť dôvod rýchleho rastu čiernej diery.
Jediné, čo je o tomto objekte známe, je to, že jeho chuť do jedla zahrieva okolitý plyn a prach do stavu, že ich jas ľahko zatieni svetlo takmer všetkých hviezd na oblohe.
Skrytý klaster
Jeden klaster galaxií môže obsahovať stovky alebo dokonca tisíce galaxií. Vedci považujú tieto zoskupenia za jeden z najväčších objektov vo vesmíre. Myslíte si, že taký monštrum sa nedá skryť jedným vesmírnym objektom? Mýliš sa. Jeden kvasar dokázal opak.
Objavený objekt bol pomenovaný PKS1353-341 a pôvodne sa považoval za samostatnú galaxiu s neuveriteľne jasnou strednou oblasťou. Astronómovia na Massachusetts Institute of Technology v roku 2018 však objavili pravdu, ktorá bola skrytá už niekoľko desaťročí od objavenia predmetu. Ukázalo sa, že objekt nie je galaxia, ale jeden jediný kvasar (oblasť horúceho plynu obklopujúceho supermasívnu čiernu dieru), ktorá sa nachádza v strede celého klastra galaxií vzdialeného 2,4 miliardy svetelných rokov od Zeme.
Kvázar bol taký jasný, že doslova zatienil celý okolitý priestor obsahujúci stovky galaxií. Vedci z MIT vypočítali jeho jas a ukázalo sa, že je o 46 miliárd krát jasnejšia ako Slnko. Podľa vedcov je taký extrémny jas spojený s absorpciou veľkého množstva okolitého materiálu centrálnou supermasívnou čiernou dierou.
Duálne systémy
Ďalším tajomstvom pre vedcov sú takzvané dvojité, teda párové čierne diery, ktoré sa ovinujú okolo seba. Vedci už v minulosti zaznamenali prípady zrážok čiernych dier. Dve boli identifikované v roku 2015 a ďalšie v roku 2017. Prekvapivo sa vďaka nemu vedci prvýkrát stali priamymi svedkami rovnako zriedkavého javu.
V prijatom signále kolízie dvoch čiernych dier boli zaznamenané príznaky gravitačných vln časopriestoru - zmena gravitačného poľa, šíriaca sa ako vlny. V tomto prípade sa obidve čierne diery nezničili, ale namiesto toho sa zlúčili do jedného celku - supermasívnej čiernej diery, ktorá bola ešte väčšia ako jej pôvodcovia.
Vedci majú dva predpoklady o povahe vzhľadu systémov z binárnych čiernych dier. Podľa jedného sa binárne čierne diery objavia, keď binárne hviezdne systémy zomrú. Podľa druhej sa čierne diery vytvárajú nezávisle od seba a potom, keď sa vznášajú v priestore, sú priťahované k sebe pod vplyvom gravitačných síl.
Smrtiaca bublina
V roku 2018 fyzici navrhli ďalší scenár apokalypsy: Zem by mohla byť zničená čiernymi dierami. Pred rokom oslávil vedecký svet potvrdenie objavu gravitačných vĺn, fenoménu, ktorý sa tiahne a sťahuje z reality. Táto moc je smrtiaca.
V novej teórii vedci z Princetonskej univerzity predpovedali jeden zo scenárov toho, čo by sa mohlo stať, keby sa v dôsledku vysokoenergetických kozmických kataklyzmov (napríklad pri zlúčení dvoch čiernych dier alebo dvoch neutrónových hviezd) zrážali vznikajúce gravitačné vlny.
Na ilustráciu sú gravitačné vlny často porovnávané s kruhmi vo vode, ktoré sa vyskytujú pri hádzaní kameňa. Ak sa však častica alebo objekt pohybuje rýchlosťou svetla, môžu sa objaviť rovinné gravitačné vlny. Podľa vedcov, ak sú vlny dosť veľké, potom by ich zrážka mohla vytvoriť obrovskú čiernu dieru, ktorá zmení priestor a čas na obrovskej ploche vesmíru.
Ak sa to stane vedľa Zeme, tak sa nielen koniec všetkých živých vecí, ale aj planéta samotná a celá slnečná sústava skončí.
Rogue Black Hole
Vedci opakovane uvažovali o možnosti „vyvrhnutia“ich galaxií z ich centrálnych čiernych dier. Astronómovia však dlho nemohli nájsť dôkazy o tomto fenoméne. V roku 2017 však galaxia 3C186 predstavila vesmírnym prieskumníkom skutočné prekvapenie.
Podľa vedcov boli galaxie 3C186 predtým dvoma samostatnými galaxiami, ktoré sa v určitom okamihu svojej histórie zlúčili do jednej. Namiesto údajnej narušenej štruktúry získala nová galaxia celkom jasné obrysy a tvar, ale hlavné prekvapenie prišlo z jej stredu: vedci, plné nádejí na nájdenie supermasívnej čiernej diery v nej, nič nenašli.
Neskôr bola čierna diera stále objavená, len 35 000 svetelných rokov od galaktického centra 3C186. Keď sa dve hviezdokopy zrazili, ich centrálne galaktické čierne diery sa zrazili, čo nakoniec vytvorilo supermasívnu čiernu dieru. Vedci vysvetľujú, že táto udalosť pravdepodobne vytvorila veľmi silné gravitačné vlny, ktoré vytlačili túto novovytvorenú čiernu dieru z galaxie.
Vedci však pokračujú v tom, že to nebolo také ľahké. Vyhodenie čiernej diery z galaktického centra vyžadovalo energiu rovnajúcu sa explózii 100 miliónov supernov. Vedci stále ešte neprišli na to, čo sa tam skutočne stalo, ale už je jasné, že existujú sily, ktoré dokážu odolať aj moci samotných čiernych dier.
Je zaujímavé, že nečestná čierna diera pokračuje v pohybe smerom k okrajom svojej galaxie. Pri súčasnom tempe bude mimo neho za 20 miliónov rokov úplne vyhodená.
Obrátený čas
Čierne diery sa tvoria vtedy, keď dôjde k gravitačnému kolapsu (stlačeniu) dostatočne veľkej hviezdy alebo ku kolapsu centrálnej časti galaxie alebo protogalaktického plynu. V tomto okamihu sa do vesmíru vrhne obrovské množstvo gama žiarenia. Posledne menovaná je zase najjasnejšou elektromagnetickou udalosťou, ktorá sa vyskytuje vo vesmíre, a vedci ju stále úplne nerozumejú.
V roku 2018 sa v zachytených gama-lúčových signáloch našli veľmi zvláštne znaky, ktoré sa podľa vedcov z NASA dajú interpretovať ako „časový posun“. Každá udalosť gama žiarenia zvyčajne vysiela tvar vlny podpisu, ktorý sa nikdy neopakuje. Zistené signály obsahovali anomálie, ktoré, ako sa ukázalo, nemohli byť vysvetlené z hľadiska žiadneho teoretického modelu. Tieto signály boli špeciálnymi vlnovými štruktúrami, ktoré sa otáčali v čase, akoby sa ich začiatok nachádzal na konci burst a na konci - v prvých okamihoch burst.
Pre niektorých fyzikov takéto pozorovanie stačilo na to, aby sa potvrdil zvrat času. Podľa iného a najpravdepodobnejšie realistickejšieho vysvetlenia by sa lúče emisií gama žiarenia na ich ceste mohli zrážať s nejakou záležitosťou, ktorá vlnám dodala podpis, ktorý vedci akceptovali pre opačný čas. Je celkom možné, že lúče zasiahli nejakú akumuláciu hmoty, ktorá na nich pôsobila ako odrazový povrch. Nie je však vylúčená možnosť, že hovoríme o úplne novom fyzikálnom zákone, ktorého prvým príkladom boli vedci v roku 2018.
Duchovia stratených vesmírov
V auguste tohto roku britský fyzik na Oxfordskej univerzite Roger Penrose predniesol veľmi hlasné vyhlásenie. On a jeho tím tvrdia, že pred príchodom nášho vesmíru, tj pred Veľkým treskom, existoval ďalší vesmír. Tento záver bol vyvolaný radom pozorovaných svetelných anomálií v mikrovlnnom žiarení pozadia, ktoré sú podľa Penrose svetelné špirály, ktoré zostali z čiernych dier patriacich do predchádzajúceho vesmíru, ktoré existovali pred Veľkým treskom.
V jednej z jeho teórií ešte slávnejší britský fyzik Stephen Hawking navrhol, že čierne diery po strate väčšiny častíc zmiznú. Tieto hypotetické častice sa nazývajú gravitóny. Nemajú žiadnu hmotu, žiadny elektrický alebo iný náboj, ale zároveň majú energiu, a preto sa podieľajú na gravitačnej interakcii.
Keď jeden vesmír zomrie a objaví sa nový, tieto gravitóny sa podľa Penrose stanú súčasťou nového vesmíru. Vedec a jeho kolegovia sú presvedčení, že tieto prežívajúce „zvyšky“našli v mikrovlnnom žiarení na pozadí. Zistené svetelné anomálie nazvali „bodmi Stephena Hawkinga“. Ak sa potvrdia pozorovania vedcov, budeme čeliť vážnej revízii teórie Veľkého tresku.
Nikolay Khizhnyak