Черните дупки са може би най-странните и мистериозни обекти в известната вселена. Никой не ги е виждал, но учените са сигурни, че съществуват. Те не са предвидени само от Айнщайн, тяхното присъствие се потвърждава косвено от влиянието, което оказват върху пространството-времето около тях. Ние знаем нещо за тези обекти, но не знаем дори повече. Според учените разбирането на феномена на черните дупки и по-специално на онези процеси, които протичат в техните центрове, ще ни позволи не само да разберем, но и ще ни даде възможност да контролираме основните фундаментални сили на природата, например, една и съща гравитация.
Всяка година учените съобщават за открития, свързани с черните дупки, стъпка по стъпка, водещи до по-близко разбиране на тяхната природа. Днес ще говорим за десетте най-нови.
Много черни дупки с междинна маса
Сред семейството на черните дупки може би най-изтъкнатите са така наречените средни (или междинни) масови черни дупки. Това са черни дупки, чиято маса е много по-голяма от масата на черни дупки със звездна величина (от 10 до няколко десетки слънчеви маси), но много по-малка от тази на свръхмасивни черни дупки (от милион до стотици милиони слънчеви маси). По-рано се предполагаше, че този тип черна дупка се среща много по-рядко от посочените в другите два класа, но скорошно откритие опроверга това мнение.
През 2018 г. учените откриха място, където най-често се намират такива предмети. По необясними причини досега черните дупки със средна маса най-често се намират в центровете на малки галактики. След като учените разбраха, рядката черна дупка вече не е рядка. Нещо повече, това откритие може да помогне за разрешаването на друга мистерия, свързана с черните дупки.
Един от най-належащите въпроси на съвременната астрономия е природата на свръхмасивни черни дупки. Учените не могат да разберат как някои от откритите свръхмасивни черни дупки в сравнително компактни галактики се разрастват много бързо след Големия взрив. Същите тези черни дупки със средна маса могат да сочат верния отговор. Според едно от предположенията, супермасивните черни дупки са могли да са израснали от черни дупки със средна маса, според друго - те са родени по този начин от самото начало. Но как? Учените все още не могат да дадат точен отговор, но изглежда, че те започват да се движат в правилната посока.
Промоционално видео:
Мистериозни предмети в близост до Стрелец A *
Стрелец А * е свръхмасивна черна дупка, разположена в центъра на нашата галактика. В началото на 2000-те учените откриха два мистериозни предмета до него. Те бяха наречени предмети от клас G и първоначално бяха сбъркани с газови и прашни облаци. Мистерията започна, след като тези обекти се приближиха до черната дупка. Вместо да бъдат разкъсани от мощната гравитация на свръхмасивна черна дупка, обекти G1 и G2 по някакъв начин успяха да оцелеят.
През 2018 г. учените откриха още три обекта от клас G (G3, G4, G5) в близост до Стрелец А *. Анализът на данните, събрани през 12 години, не изясни окончателно картината за астрономите. Обектите привличат вниманието заради необичайните си свойства. Всичките пет G-обекта имат характерните визуални сигнали на газови облаци, но се държат като звезди с огромна маса.
Въз основа на това учените са направили предположението, че са се сблъскали с много рядък тип звезди, нехарактерни за нашата галактика. Учените обясняват появата на тези обекти с уникалните условия в близост до свръхмасивна черна дупка: тук, под въздействието на мощна гравитация, бинарните звезди могат да се срутят, за да образуват един, голям обект, обвит в плътни газови и прахови обвивки. Въпреки това учените отбелязват, че не всички обекти имат подобни орбити около черната дупка, така че те все още не могат да обяснят точно естеството на явлението, което са видели.
Най-старата черна дупка
Откриването на най-старата черна дупка не е само въпрос на възраст. Откриването на този старец може да ни помогне да разрешим много интересни мистерии, свързани с ерата, когато първите звезди във Вселената току-що започнаха да се запалват.
Според учените черната дупка ULAS J1342 + 0928, открита през 2017 г., се е родила само около 690 милиона години след Големия взрив. Когато Космосът е бил само 5 процента от днешната възраст, тази черна дупка вече е била 800 милиона пъти по-голяма от масата на нашето Слънце днес.
Обектът се намира на около 13,1 милиарда светлинни години от Земята и се е образувал през първите дни на Вселената. Този период често се нарича ера на реионизация, когато първите звезди, галактики, клъстери и суперкластери на галактики започват да се появяват поради гравитационното привличане. Пълната картина на реионизация все още не е ясна за учените, така че черните дупки, които се появиха през този период, със сигурност могат да бъдат един от най-интересните източници на нова информация.
Както бе отбелязано по-горе, учените също не могат да разберат как за толкова кратко време след Големия взрив черните дупки успяха да натрупат огромно количество маса. Обекти като ULAS J1342 + 0928 може да хвърлят светлина по този въпрос, но за да се направят някои изводи, би било хубаво да се намерят поне още няколко подобни космически динозаври. За съжаление, черните дупки от ерата на реионизация са изключително редки.
Най-бързо растящата черна дупка
През 2018 г. учените откриха „гладната“черна дупка в известната вселена. Всеки ден, всяка секунда, тя изразходва маса, еквивалентна на масата на нашето Слънце, поради което също бързо нараства. За щастие за нас, тя е много далеч. Ако това чудовище беше в центъра на Млечния път, тогава рентгеновите лъчи, които създава, биха стерилизирали Земята от всеки живот.
Когато учените открили първата светлина от квазара J2157-3602, свързана с тази черна дупка, нейната възраст е оценена на 12 милиарда години. Веднага след като учените потвърдиха, че до квазара наистина има черна дупка, масата й вече е била около 20 милиарда слънчеви маси. В момента астрономите не могат да обяснят причината за бързия растеж на черната дупка.
Единственото, което се знае за този обект, е, че апетитите му загряват околния газ и прах до такова състояние, че тяхната яркост лесно ще засенчи светлината на почти всички звезди в небето.
Скрит клъстер
Един галактически клъстер може да съдържа стотици или дори хиляди галактики. Тези клъстери се считат от учените за едни от най-големите обекти във Вселената. Смятате ли, че подобен хитрец е невъзможно да се скрие с един космически обект? Ти грешиш. Един квазар доказа друго.
Откритият обект е кръстен PKS1353-341 и първоначално е бил предназначен за отделна галактика с невероятно ярък централен регион. Въпреки това, астрономите от Масачузетския технологичен институт през 2018 г. откриха истина, която беше скрита в продължение на няколко десетилетия, откакто обектът беше открит. Оказа се, че обектът не е галактика, а един-единствен квазар (район с горещ газ, заобикалящ свръхмасивна черна дупка), който се намира в центъра на цял галактически клъстер, разположен на 2,4 милиарда светлинни години от Земята.
Квазарът беше толкова ярък, че буквално затъмнява цялото околно пространство, съдържащо стотици галактики. Учени от MIT изчислиха яркостта му и се оказа, че тя е 46 милиарда пъти по-ярка от Слънцето. Според изследователите такава екстремна яркост е свързана с усвояването на голямо количество околен материал от централната свръхмасивна черна дупка.
Двойни системи
Друга загадка за учените са т. Нар. Двойни, тоест сдвоени черни дупки, които се увиват една около друга. Случаи на сблъсъци на черни дупки вече са отбелязани от учените в миналото. Два са идентифицирани през 2015 г., а още един през 2017 г. Изненадващо, благодарение на последното, учените за първи път станаха преки свидетели на също толкова рядко явление.
В получения сигнал за сблъсъка на две черни дупки бяха отбелязани признаци на гравитационни пулсации от пространство-време - промяна в гравитационното поле, разпространяваща се като вълни. В този случай и двете черни дупки не бяха унищожени, а вместо това се сляха в едно цяло - свръхмасивна черна дупка, още по-голяма по размер от нейните потомци.
Учените имат две предположения за естеството на появата на системи от бинарните черни дупки. Според едно, бинарните черни дупки се появяват, когато двоичните звездни системи умират. Според втория, черните дупки се образуват независимо една от друга и след това, плаващи в пространството, те се привличат една към друга под въздействието на гравитационните сили.
Смъртоносен балон
През 2018 г. физиците предложиха друг сценарий на апокалипсиса: Земята може да бъде унищожена от черни дупки. Година по-рано научният свят отпразнува потвърждението на откриването на гравитационни вълни, явление, което разтяга и свива тъканта на реалността. Тази сила е смъртоносна.
В новата теория учени от Принстънския университет прогнозираха един от сценариите какво може да се случи, ако в резултат на високоенергийни космически катаклизми (например, когато две черни дупки или две неутронни звезди се сливат), получените гравитационни вълни се сблъскат.
За илюстрация, гравитационните вълни често се сравняват с кръговете във водата, които възникват при хвърляне на камък. Ако обаче частица или обект се движи със скоростта на светлината, могат да се появят равнинни гравитационни вълни. Според учените, ако вълните са достатъчно големи, тогава сблъсъкът им би могъл да създаде гигантска черна дупка, която ще промени пространството и времето върху огромна площ от космическото пространство.
Ако това се случи до Земята, тогава не само всички живи същества, но и самата планета и цялата Слънчева система ще приключат.
Rogue Black Hole
Учените многократно са се чудили на възможността галактиките да "изхвърлят" централните си черни дупки. Дълго време обаче астрономите не можаха да намерят доказателства за това явление. Но през 2017 г. галактиката 3C186 представи космическите изследователи с истинска изненада.
Според учените, по-рано галактиката 3C186 е била две отделни галактики, които в един момент от историята си са се слели в една. Новата галактика придоби доста ясни очертания и форма, вместо предполагаемата безредна структура, но основната изненада дойде от центъра й: учените, пълни с надежди да намерят в нея свръхмасивна черна дупка, изобщо не откриха нищо.
По-късно черната дупка все още е открита, само на 35 000 светлинни години от галактическия център 3C186. Когато двете звездни клъстери се сблъскаха, централните им галактически черни дупки се сблъскаха, в крайна сметка създавайки супермасивна черна дупка. Това събитие най-вероятно създаде много мощни гравитационни вълни, които изтласкаха тази новообразувана черна дупка от галактиката, обясняват учените.
Това обаче се оказа не толкова лесно, продължават изследователите. Изхвърлянето на черна дупка от галактическия център изисква енергия, еквивалентна на експлозията на 100 милиона свръхнови. Учените все още не са разбрали какво всъщност се е случило там, но вече става ясно, че има сили, които могат да издържат дори на силата на самите черни дупки.
Интересното е, че нечестивата черна дупка продължава да се движи към краищата на галактиката си. При сегашния темп той ще бъде напълно изхвърлен извън него след около 20 милиона години.
Обратно време
Черните дупки се образуват, когато настъпи гравитационен срив (компресия) на достатъчно масивна звезда или срив на централната част на галактиката или протогалактичен газ. В този момент в космоса се изхвърля колосално количество гама радиация. Последното от своя страна е най-яркото електромагнитно събитие, случващо се във Вселената и все още не е напълно разбрано от учените.
През 2018 г. бяха открити много странни признаци в заснетите сигнали на гама-лъчи, които според изследователи от НАСА могат да бъдат интерпретирани като „обръщане на времето“. Обикновено всяко събитие с гама-лъч излъчва сигнална форма на сигнатура, която никога не се повтаря. Откритите сигнали съдържаха аномалии, които, както се оказа, не могат да бъдат обяснени от гледна точка на нито един теоретичен модел. Тези сигнали представлявали специални структури, подобни на вълна, които се завъртали във времето, сякаш началото им било в края на спукването, а краят - в първите моменти на спукването.
За някои физици подобно наблюдение беше достатъчно, за да поискат доказателства за обратното време. Според друго и най-вероятно по-реалистично обяснение лъчите на излъчването на гама-лъчи по пътя им биха могли да се сблъскат с някаква материя, която надари вълните с подпис, приет от учените за обратния ход на времето. Напълно възможно е лъчите да удрят някакво натрупване на материя, която действаше върху тях като отразяваща повърхност. Независимо от това, не е изключена възможността да говорим за напълно нов закон на физиката, първият пример за който бяха учени през 2018 г.
Призраци на изгубени вселени
През август тази година британският физик от Оксфордския университет Роджър Пенроуз направи много силно изявление. Той и неговият екип твърдят, че преди появата на нашата Вселена, тоест преди Големия взрив, е имало друга вселена. Този извод беше подтикнат от редица наблюдавани светлинни аномалии в микровълновото фоново излъчване, които според Пенроуз представляват леки спирали, останали от черни дупки, принадлежали към предишната Вселена, съществувала преди Големия взрив.
В една от своите теории още по-известният британски физик Стивън Хокинг предположи, че черните дупки след загуба на по-голямата част от техните частици изчезват. Тези хипотетични частици се наричат гравитони. Те нямат маса, няма електрически или друг заряд, но в същото време имат енергия и следователно участват в гравитационното взаимодействие.
Когато една Вселена умира и се появява нова, тези гравитони, според Пенроуз, стават част от новата вселена. Ученият и неговите колеги са убедени, че са открили тези оцелели „остатъци“в радиацията на микровълновия фон. Те нарекоха откритите светлинни аномалии „точките на Стивън Хокинг“. Ако наблюденията на учените се потвърдят, ще бъдем изправени пред сериозна ревизия на теорията за Големия взрив.
Николай Хижняк