Astronomija

Ali je črna luknja, narejena iz zvezde proti snovi, enaka običajni črni luknji?

Ali je črna luknja, narejena iz zvezde proti snovi, enaka običajni črni luknji?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Bi bila črna luknja od zvezde iz anti-snovi enaka črni luknji iz navadne snovi ?.


Če bi formalno odgovorili na to vprašanje, se črna luknja iz snovi ne bi ločila od črne luknje. Črne luknje so dvomljivi predmeti, vendar se zdi verjetno, da ni smiselno govoriti o "črni luknji proti snovi", saj ko zadeva enkrat preide v črno luknjo, pa naj gre za snov ali proti snovi, preneha imeti lastnosti, ki opredelite kot snov ali proti snovi. Teorem brez dlačic za črne luknje navaja, da je črna luknja med nekaj drugimi lastnostmi opredeljena le z maso in neto nabojem. Stanje snovi posameznih delcev, ki so padli v črno luknjo, pri tem opisu ne igra nobene vloge.

Dejansko poteka živahna razprava o tem, ali so "informacije" ohranjene za črne luknje ali ne. Npr., Če bi delček anti-snovi padel v črno luknjo, ali bi lahko pozneje izvlekli delec enakih lastnosti ali bi dobili nekaj povsem naključno novih lastnosti, ki niso vezane na prvotno snov. To deloma igra vaše vprašanje, ker nakazuje, da je še vedno veliko negotovosti glede izgube informacij (vključno s tem, če je delec anti-snov ali snov), saj delci padejo v črno luknjo in ali ne-dovajanje protiteles v črna luknja jo dejansko naredi črno luknjo ali samo črno luknjo.


Sporočilo Stephena Hawkinga je na poti do črne luknje

Fizik Stephen Hawking morda še nikoli ni mogel naleteti na temo svojega življenjskega dela, črno luknjo, toda nekje v daljni prihodnosti bodo njegove besede: BBC poroča, da je po pepelah, ki so ga pokopali v Westminsterski opatiji v petek, prišlo sporočilo kozmolog in znanstveni komunikator je bil predvajan proti 1A 0620-00, najbližji črni luknji.

Sporočilo Hawkinga spremlja glasbena skladba, ki jo je napisal grški skladatelj Vangelis, najbolj znan po oskarjevskem delu filma Ognjene kočije in ga je predvajala satelitska satelitska antena Evropske vesoljske agencije v Cebrerosu v Španiji. CNN poroča, da je komad dolg približno šest minut in pol z glasom Hawkinga & # 8217s na sredini. Če potujemo s svetlobno hitrostjo, bo trajalo 3.500 let, da bo sporočilo doseglo črno luknjo, ki je del binarnega sistema z navadno oranžno pritlikavo zvezdo.

& # 8220To je lepa in simbolična gesta, ki ustvarja povezavo med prisotnostjo našega očeta na tem planetu, njegovo željo po vesolju in njegovimi raziskovanji vesolja v mislih, "v izjavi pravi hči Hawking & # 8217s Lucy. poroča AFP. & # 8220To je sporočilo miru in upanja, o enotnosti in potrebi, da živimo skupaj v harmoniji na tem planetu. & # 8221

Hawking, ki je umrl marca v starosti 76 let, je zbolel za amiotrofično lateralno sklerozo (znano tudi kot ALS ali Lou Gehrigova bolezen), zaradi česar mu je odvzela sposobnost hoje in govora. Čeprav ni bilo pričakovati, da bo preživel dvajseta leta, je naslednjih 50 let proučeval skrivnost črnih lukenj in v svojih uspešnicah javnosti sporočal ideje, ki se pojavljajo v fiziki in astronomiji. Kratka zgodovina časa, Veliki dizajn, Na ramenih velikanov, in drugi.

Stephen Castle na. Čeprav je prenašanje vašega glasu v vesolje precej velika čast New York Times poroča, da je pokop v Westminsterski opatiji približno najvišja zemeljska čast tam zunaj. V opatiji je pokopanih ali obeleženih približno 3.300 izrednih britanskih državljanov, med njimi 17 monarhov, pisateljev, kot so Chaucer, Shakespeare in Dickens, ter sir Isaac Newton in Charles Darwin, med katerimi počiva Hawking.

CNN poroča, da je poleg prijateljev in kolegov, ki so se udeležili bogoslužja v opatiji, potekala tudi loterija za 1.000 javnih vstopnic, za katere se je prijavilo 25.000 ljudi iz 100 držav. Počasni govori in branja so imeli Nobelov nagrajenec Kip Thorne, paralizirani zagovornik invalidnosti Tom Nabarro, britanski astronavt Tim Peake, igralec Benedict Cumberbatch, ki je igral Hawkinga v filmu BBC Hawking, Astronom Royal Ma Rees in Lucy Hawking. Na slovesnost so bili povabljeni tudi trije mladi, ki tako kot Hawking uporabljajo sintetizator glasu.

Medtem ko Hawking ni bil ljubitelj religije, to ni preprečilo, da bi njegov pepel pokopal v cerkvi, odločitev pa je sprejel izključno John R. Hall, dekan Westminsterja, poroča Castle. & # 8220Ali je bil dejansko ateist, ali je bil dejansko agnostik, kakšen je bil njegov položaj, po mojem mnenju ni povsem jasno, & # 8221 je dejal dr. Hall. & # 8220 Moje stališče je preprosto to: ali oseba verjame v Boga ali ne, če nekdo dosega izjemne stvari, potem verjamem, da je Bog v tem procesu. & # 8221

Mogoče je imel Hawking tudi mešane občutke glede oddajanja sporočila v vesolje, da bi ga lahko slišal vsak tujec v galaksiji. Čeprav je močno podpiral prizadevanja za iskanje znakov inteligentnega življenja v kozmosu, kot je pobuda Breakthrough Listen, je opozoril tudi, da bi bilo vodenje drugih civilizacij v naši smeri morda slaba novica. & # 8220Civilizacija, ki bere eno od naših sporočil, bi lahko bila pred nami milijarde let, & # 8221 je dejal leta 2015. & # 8220Če je tako, bodo bistveno močnejše in nas morda ne bodo videli bolj dragocene, kot jih vidimo mi. bakterije. & # 8221

Upamo, da bo glasba Vangelis & # 8217 pomirila vse tujce, ki bodo poslušali Hawkingovo sporočilo, preden se bodo odločili, da bodo uničili naš planet z rudarjenjem kristalov dilitija.

O Jasonu Daleyju

Jason Daley je pisatelj iz Madisona v Wisconsinu, specializiran za naravno zgodovino, znanost, potovanja in okolje. Njegovo delo se je pojavilo v Ljubljani Odkrijte, Popular Science, Zunaj, Revija za moškein druge revije.


Ali je črna luknja, narejena iz zvezde proti snovi, enaka običajni črni luknji? - astronomija

Če bi se črna luknja, ki izvira iz masivne zvezde iz anti snovi, trčila v drugo črno luknjo, ki je nastala iz zvezde iz "običajne" snovi, kaj bi se zgodilo? Ali bi črna luknja, narejena iz zvezde proti snovi, ohranila "anti" lastnosti, tako da bi se dve črni luknji med seboj izničili v briljantnem utripu energije ali bi bilo združevanje enako kot katero koli drugo združitev črne luknje, ne glede na vrsto snovi, iz katere je prišla črna luknja?

Prvič, trk snovi in ​​snovi je 100% učinkovit. Torej, tudi če bi prišlo do trka na lestvici 10 milijonov sončne mase zvezde snovi v kombinaciji z 10 milijoni sončne mase zvezde antimaterije, bi se vsa ta masa pretvorila v energijo. Na primer, energija takega trka bi šla v zelo visoko energijske gama žarke.

Zdaj je problem razširitve tega znanja na primer dveh črnih lukenj, ki ste jih predlagali, povezan s teorijo Johna Wheelerja "brez las". Ko nastane črna luknja, ker nobena informacija ne more zapustiti črne luknje zaradi njene močne gravitacije, nikakor ne moremo ugotoviti, kateri natančen postopek ali vrsta zvezde je ustvarila črno luknjo. Izmerimo lahko le maso črne luknje, električni naboj in kotni moment. Črne luknje se nam bodo zdele enake, ne glede na to, ali jih je ustvarila močno namagnjena zvezda, "grbava" zvezda ali celo kvadratna zvezda. Kot je rekel John Wheeler, "črna luknja nima las." Tako v resnici ne moremo govoriti o črni luknji, ki jo je ustvarila snov zvezde, v primerjavi s črno luknjo, ki jo ustvari zvezda antimaterije, kaj šele, kaj bi se zgodilo, če bi trčili.

Če želite izvedeti več o črnih luknjah, bi priporočil film Kip Thorne "Črne luknje in časovne osnove: Einsteinova nezaslišana zapuščina". Knjiga ni pretrda, a ne prelahka in vsebuje zelo koristne ilustracije.

Stran je bila nazadnje posodobljena 27. junija 2015.

O avtorju

Sabrina Stierwalt

Sabrina je bila podiplomska študentka na Cornellu do leta 2009, ko se je preselila v Los Angeles, da bi postala raziskovalka v Caltechu. Zdaj preučuje združitve galaksij na Univerzi v Virginiji in na Nacionalnem radijskem astronomskem observatoriju v Charlottesvilleu. Njene odgovore na znanstvena vprašanja najdete tudi v njenem tedenskem podcastu kot Everyday Einstein.


Nadaljnje ukrepanje št. 1: Sestavine črnih lukenj

Verjetno ne, čeprav bi načeloma lahko obstajale črne luknje iz anti-snovi. Trenutna teorija je, da so začeli kot pošastno velike zvezde iz navadne snovi, stotine ali tisočkrat težje od našega sonca, ki so se zaradi lastne teže preprosto sesule v črno luknjo. Čeprav je v kozmičnih žarkih nekaj anti-protonov, nekaj delov na 10.000, je številčnost v skladu s proizvodnjo p p-barov iz interakcij kozmičnih žarkov z visoko energijo. Proti snovi sploh ni veliko, kaj šele toliko, da bi nastala zvezda ali črna luknja.


Črvine luknje

Tako kot črne luknje se tudi črvine pojavijo kot veljavne rešitve enačb Splošne teorije relativnosti Alberta Einsteina in besedo je, tako kot črne luknje, leta 1957 skoval ameriški fizik John Wheeler. Podobno kot črne luknje jih niso nikoli neposredno opazovali, vendar se teoretično tako hitro pojavijo, da nekatere fizike spodbudijo k razmišljanju, da bi sčasoma resnične kolege lahko našli ali izdelali.

Leta 1916 je avstrijski fizik Ludwig Flamm ob pregledu rešitve Einsteinovih enačb polja Karla Schwarzschilda, ki opisuje določeno obliko črne luknje, znane kot Schwarzschildova črna luknja, opazil, da je možna tudi druga rešitev, ki je opisala pojav, ki je kasneje prišel znan kot "bela luknja". Bela luknja je teoretični preobrat črne luknje in medtem ko črna luknja deluje kot vakuum, pri čemer vleče katero koli snov, ki prečka horizont dogodkov, bela luknja deluje kot vir, ki vrže snov iz obzorja dogodkov. Nekateri celo domnevajo, da je na drugi strani črnih lukenj bela luknja, kjer vso snov, ki jo črna luknja posrka, odnese v nekem alternativnem vesolju in celo, da bi lahko tisto, kar mislimo kot Veliki pok, pravzaprav so bili rezultat prav takšnega pojava.

Flamm je tudi opazil, da bi lahko bili dve rešitvi, ki opisujeta dve različni regiji prostora-časa, matematično povezani z nekakšnimi prostorsko-časovnimi vodniki in da bi lahko vsaj teoretično "vhod" črne luknje in "izhod" bele luknje biti v popolnoma različnih delih istega vesolja ali celo v različnih vesoljih! Tudi Einstein je te ideje leta 1935 skupaj z Nathanom Rosenom nadalje raziskoval in oba sta dosegla rešitev, znano kot most Einstein-Rosen (znan tudi kot Lorentzijeva črvina ali Schwarzschildova črvina).


(Kliknite za večjo različico)
Črvotočina je teoretična "bližnjica" med oddaljenimi območji prostora-časa
(Vir: Wikipedia: http://commons.wikimedia.org/
wiki / datoteka: Worm3.jpg)

Za boljšo vizualizacijo črvine si oglejte analogijo papirja, na katerem sta narisani dve oznaki svinčnika (ki predstavljata dve točki v prostoru-času), črta med njima pa prikazuje razdaljo od ene točke do druge v običajnem prostoru-času . Če je papir zdaj upognjen in prepognjen skoraj dvojno (kar ustreza drastično upogibanju prostora-časa), potem pokanje svinčnika skozi papir omogoča veliko krajši način povezovanja obeh točk, bližnjico skozi prostor-čas, podobno kot črvina.

Nekatere teoretike spodbujamo k razmišljanju, da bi lahko resnične kolege sčasoma našli ali izdelali in jih morda uporabili kot predor ali bližnjico za hitra vesoljska potovanja med oddaljenimi točkami ali celo za potovanje skozi čas (z vsemi potencialnimi paradoksi, ki bi lahko pomenile ). Splošno sprejeta lastnost črvotočin pa je, da so same po sebi zelo nestabilne in bi se verjetno zrušile v veliko krajšem času, kot bi bilo potrebno, da bi prišli na drugo stran. Vsekakor se predvideva, da bi se takoj zrušili, če bi skozi njih poskušala priti tudi najmanjša količina snovi (celo en foton).

Čeprav je bilo predlaganih nekaj možnih teoretičnih načinov za reševanje tega problema (na primer z uporabo "kozmičnih strun" ali "negativne snovi" ali katere koli druge eksotične snovi z "negativno energijo"), da se prepreči, da bi se črvina zaprla, ideja ostaja v glavnem področje znanstvene fantastike za zdaj. Vendar pa še vedno ni matematično dokazano brez vsakega dvoma, da je nekakšna eksotična snov z negativno gostoto energije absolutna zahteva za črvine, niti ni ugotovljeno, da taka eksotična snov ne more obstajati, zato obstaja možnost praktične uporabe teorija še vedno ostaja.

Ker so črvine vodnik skozi 4-dimenzionalni prostor-čas in ne samo skozi vesolje, so Stephen Hawking in drugi tudi trdili, da se lahko črvine teoretično uporabljajo za potovanje skozi čas in vesolje, čeprav je splošno prepričanje, da čas potovanje v preteklost nikoli ne bo mogoče zaradi možnosti paradoksov in samodestruktivnih zank povratnih informacij.


Nebo polno skal

Tako sem med branjem nekega dne twitter opazil, da je nekaj ljudi objavilo, da če bi vzeli maso črne luknje in jo razprostreli po celotni prostornini, bi ugotovili, da bi imela gostota te zamazane črne luknje enako gostoto od vode. To je moje astronomske čute takoj spotaknilo. Črna luknja 1 sončne mase (to je črna luknja z enako maso kot naše sonce) ima klasičen polmer, ki se ne vrti, približno 3 kilometre. 3-kilometrska krogla vode se je spontano zrušila v črno luknjo, kar je razvidno iz dejstva, da naši oceani in Jupitrova luna Evropa trenutno niso črne luknje. Čeprav je bila ta izjava napačna, me je spodbudilo k razmišljanju & # 8211 & # 8220Ali je lahko črna luknja dovolj masivna, da je resnična? & # 8221

V klasičnem smislu ta težava ni preveč težka, da bi jo rešili, samo najti moram, kako se prostornina črne luknje spreminja s svojo maso in ugotoviti, kje to daje bruto gostoto približno 1000 kg / m 3, gostoto vode (1 g / cm 3 za tiste, ki uporabljajo cgs enote!).

Da bi si olajšal stvari, sem & # 8217m vzel klasično, nerotirajočo se črno luknjo in domneval, da je zadevni polmer Obzorje dogodkov, kjer je lokalna hitrost pobega enaka hitrosti svetlobe. Vzemimo enačbo hitrosti ubežavanja ve:

Zdaj je to za večino množic precej majhen polmer - kot bi moral biti, saj ne vidimo, da se običajne stvari sesujejo v črne luknje okoli sebe! Črna luknja z maso Sonca konča s polmerom približno 3 km. Črna luknja z zemeljsko maso bi bila približno enaka igralni kocki, črna luknja z maso človeka pa bi bila veliko manjša od protona!

Zdaj lahko s to enačbo poiščem polmer črne luknje dane mase. Da najdem bruto gostoto rho, moram razdeliti maso M s prostornino polmera krogle rs.


Einstein ima prav, da teleskop ESO vidi zvezdni ples okoli supermasivne črne luknje

Opazovanja z ESO-jevim zelo velikim teleskopom (VLT) so prvič razkrila, da se zvezda, ki kroži nad supermasivno črno luknjo v središču Rimske ceste, premika tako, kot predvideva Einsteinova splošna teorija relativnosti. Njegova orbita je oblikovana kot rozeta in ne kot elipsa, kot jo predvideva Newtonova teorija gravitacije. Ta dolgo iskani rezultat so omogočile vedno natančnejše meritve v skoraj 30 letih, ki so znanstvenikom omogočile, da razkrijejo skrivnosti behemota, ki se skriva v središču naše galaksije.

"Einsteinova splošna relativnost napoveduje, da vezane orbite enega predmeta okoli drugega niso zaprte, kot v Newtonovi gravitaciji, ampak se pretirajo naprej v ravnini gibanja. Ta znameniti učinek - prvič viden v orbiti planeta Merkur okoli Sonca - je bil prvi dokaz v prid Splošni relativnosti. Sto let kasneje smo zdaj zaznali enak učinek pri gibanju zvezde, ki kroži okoli kompaktnega radijskega vira Strelec A * v središču Rimske ceste. Ta opazovalni preboj krepi dokaze, da Strelec A * mora biti supermasivna črna luknja, ki je 4 milijone večja od mase Sonca, "pravi Reinhard Genzel, direktor Inštituta Max Planck za nezemeljsko fiziko (MPE) iz Garchinga v Nemčiji in arhitekt 30-letne program, ki je privedel do tega rezultata.

Strelec A * in gosta kopica zvezd okoli njega, ki se nahaja od Sonca 26.000 svetlobnih let, zagotavljajo edinstven laboratorij za preizkušanje fizike v sicer neraziskanem in ekstremnem režimu gravitacije. Ena od teh zvezd, S2, se pomakne proti supermasivni črni luknji na najbližjo razdaljo, manjšo od 20 milijard kilometrov (sto dvajsetkrat večja od razdalje med Soncem in Zemljo), zaradi česar je ena najbližjih zvezd, ki so jih kdaj našli v orbiti okoli ogromni velikan. Najbližje črni luknji S2 pelje skozi vesolje s skoraj tremi odstotki svetlobne hitrosti in orbito dopolni enkrat na 16 let. "Potem ko so zvezdo v njeni orbiti spremljali več kot dve desetletji in pol, naše izvrstne meritve močno zaznajo Schwarzschildovo precesijo S2 na njeni poti okoli Strelca A *," pravi Stefan Gillessen iz MPE, ki je vodil analizo meritev, objavljeno danes v v reviji Astronomija in amp Astrofizika.

Večina zvezd in planetov ima nekrožno orbito, zato se približujejo in oddaljujejo od predmeta, okoli katerega se vrtijo. Predhodna orbita S2 pomeni, da se lokacija njene najbližje točke supermasivni črni luknji spreminja z vsakim zavojem, tako da se naslednja orbita zasuka glede na prejšnjo, kar ustvarja obliko rozete. Splošna relativnost omogoča natančno napoved, koliko se spremeni njena orbita, in najnovejše meritve iz te raziskave se natančno ujemajo s teorijo. Ta učinek, znan kot Schwarzschildova precesija, še nikoli ni bil izmerjen za zvezdo okoli supermasivne črne luknje.

Študija z ESO-jevim VLT tudi pomaga znanstvenikom izvedeti več o bližini supermasivne črne luknje v središču naše galaksije. "Ker meritve S2 tako dobro sledijo splošni relativnosti, lahko določimo stroge omejitve glede tega, koliko nevidnega materiala, kot je porazdeljena temna snov ali morebitne manjše črne luknje, je okoli Strelca A *. To je zelo zanimivo za razumevanje tvorbe in razvoj supermasivnih črnih lukenj, "pravita Guy Perrin in Karine Perraut, vodilni francoski znanstveniki projekta.

Ta rezultat je vrhunec 27 let opazovanja zvezde S2, ki je večino tega časa uporabljala floto instrumentov v ESO-jevem VLT, ki se nahaja v puščavi Atacama v Čilu. Število podatkovnih točk, ki označujejo položaj in hitrost zvezde, potrjuje temeljitost in natančnost nove raziskave: skupina je skupaj opravila več kot 330 meritev z uporabo instrumentov GRAVITY, SINFONI in NACO. Ker S2 traja leta, da kroži okoli supermasivne črne luknje, je bilo ključno, da smo zvezdo spremljali skoraj tri desetletja, da bi razkrili zaplete njenega orbitalnega gibanja.

Raziskavo je izvedla mednarodna skupina, ki jo je vodil Frank Eisenhauer iz MPE s sodelavci iz Francije, Portugalske, Nemčije in ESO. Ekipa sestavlja sodelovanje GRAVITY, poimenovano po instrumentu, ki so ga razvili za VLT Interferometer, ki združuje svetlobo vseh štirih 8-metrskih VLT teleskopov v super-teleskop (z ločljivostjo, enakovredno ločljivosti teleskopa s premerom 130 metrov ). [Ista ekipa je poročala leta 2018] - še en učinek, ki ga je napovedala Splošna relativnost: videli so, da se svetloba, prejeta od S2, razteza na daljše valovne dolžine, ko zvezda prehaja blizu Strelca A *. "Naš prejšnji rezultat je pokazal, da svetloba, ki jo oddaja zvezda, doživlja splošno relativnost. Zdaj smo pokazali, da zvezda sama zazna učinke splošne relativnosti," pravi Paulo Garcia, raziskovalec iz portugalskega Centra za astrofiziko in gravitacijo in eden od vodilni znanstveniki projekta GRAVITY.

S prihajajočim ESO-jevim izjemno velikim teleskopom ekipa verjame, da bi lahko videli veliko bolj blede zvezde, ki krožijo še bližje supermasivni črni luknji. "Če imamo srečo, bomo morda ujeli zvezde dovolj blizu, da bodo dejansko začutili vrtenje, vrtenje črne luknje," pravi Andreas Eckart s kölnske univerze, še eden vodilnih znanstvenikov projekta. To bi pomenilo, da bi astronomi lahko izmerili dve količini, spin in maso, ki sta značilni za Strelca A *, ter opredelili prostor in čas okoli njega. "To bi bila spet povsem druga stopnja preizkušanja relativnosti," pravi Eckart.


Črne luknje, nevidna telesa z močno gravitacijo

Znotraj zvezde je nenehna bitka med notranjim pritiskom gravitacije in zunanjim pritiskom toplote. Če bi v ogenj vrgli neodprto pločevinko sode, bi se pijača razširila od vročine in eksplodirala. To je enako načelo pri delu, ko zvezda gori, njena toplota ustvarja velik tlak navzven, toda tej konstantni eksploziji ustreza gravitacija, ki je enako močna, zato zvezda ohranja svojo obliko in velikost.

Ko se zvezda približa koncu svojega življenja, se počasi ohladi in zunanji tlak narašča šibkejši in šibkejši, ko temperatura zvezde pade. Ko zunanji pritisk toplote skoraj izgine, notranji gravitacijski tlak še vedno ostane in je določen z velikostjo zvezde. Teoretizirajo se, da ko se zvezda, približno desetkrat večja od našega Sonca, približa koncu svojega življenja, se skrči, ko jo lastna gravitacija počasi vleče vase, a ko postaja vedno bolj gosta, gravitacija postaja močnejša.

Gravitacija postane tako močna, da ji niti svetloba ne uide. Če ste že kdaj opazovali, kako se voda vrti po odtoku, potem imate precej dobro predstavo, kaj se zgodi, ko črna luknja vleče stvari. Ko se snov in svetloba približata bližini črne luknje, se počasi vlečeta. Če se ne odpravijo naravnost za prostorsko anomalijo, nato pa se odpeljejo v silovito in nestabilno orbito okoli črne luknje, dokler končno orbita ne razpade in jo neizmerna gravitacija posrka.

Velikost črne luknje je določena z maso porušene zvezde. Kritični polmer nevrtljive črne luknje se imenuje Schwarzschildov polmer, poimenovan po nemškem astronomu Karlu Schwarzschildu (1873-1916), ki je problem leta 1916 raziskal na podlagi Einsteinove teorije splošne relativnosti. Glede na splošno relativnost gravitacija črne luknje upogne prostor in čas do te mere, da se razgradijo v brezrazsežno telo neskončne gostote.

Meja okoli porušene zvezde s tem polmerom se imenuje "obzorje dogodkov". Vse, najsi gre za svetlobo ali snov, ki prečka to mejo, bo za vedno izgubljeno v črni luknji brez možnosti pobega. Kaj se zgodi izven obzorja dogodkov, nihče ne more vedeti, ker se vsi zakoni fizike porušijo in ne veljajo več. Obstaja veliko teorij, a le malo dokazov, ki jih podpirajo.

Črnih lukenj ni mogoče videti, saj ne oddajajo nobenega elektromagnetnega sevanja * . Vendar jih je mogoče zaznati zaradi njihovih učinkov na okoliške zvezde.

V binarnem zvezdnem sistemu Cygnus X-1 (kjer je primarna normalna zvezda s približno 30 sončnimi masami) zaradi Dopplerjevih premikov iz sistema verjamejo, da obstaja sopotnik približno 10 do 15 sončnih mas, ki kroži okoli primarne . Iz sistema se običajno oddajajo rentgenski žarki, ki so običajno povezani z "akrecijskim diskom" (vroč, gost disk plina s primarne zvezde, ki spirali navzdol v kompaktni objekt, ki kroži okoli primarne). Obstajajo dokazi, da rentgenski žarki oddajajo orbita, ki kroži. Zaradi mase spremljevalnega predmeta se misli, da gre za črno luknjo.

Dokazi o črnih luknjah se povečujejo in zdaj se verjame, da ima večina galaksij dovolj velike velikosti in morda tudi naša v središču črno luknjo.

* Zdaj je znano, da črne luknje skozi zapleten postopek oddajajo tako imenovano Hawkingovo sevanje. Virtualni pari delcev nenehno ustvarjajo blizu obzorja črne luknje, kot so povsod. Običajno nastanejo kot par delcev-delcev in se med seboj hitro izničijo. Toda blizu obzorja črne luknje je možno, da eden zapade, preden se lahko zgodi uničevanje, v tem primeru pa drugi uide kot Hawkingovo sevanje.


Znanstveniki odkrili, da je "najtežji trk črne luknje" združitev zvezd Boson (astronomija)

Mednarodna skupina znanstvenikov pod vodstvom Galicijskega inštituta za fiziko visoke energije in Univerze v Aveiru, vključno z dodiplomskim študentom oddelka za fiziko na Kitajski univerzi v Hongkongu (CUHK), je predlagala trčenje dveh eksotičnih kompaktnih predmetov, znanih kot bozonske zvezde kot alternativna razlaga o izvoru signala gravitacijskega vala GW190521. Hipotetične zvezde sodijo med najpreprostejše predlagane eksotične kompaktne predmete in predstavljajo utemeljene kandidate za temno snov. V okviru te interpretacije lahko skupina oceni maso novega sestavnega dela teh zvezd, ultralahkega bozona z maso milijard krat manjšo od mase elektrona. Njihova analiza je bila objavljena v reviji Fizična pregledna pisma dne 24. februarja 2021.

Ekipo skupaj vodi Dr. Juan Calderón Bustillo, nekdanji profesor na Oddelku za fiziko na CUHK in zdaj "vodja La Caixa - vodja Marie Curie" na galicijskem Inštitutu za fiziko visokih energij in Dr. Nicolás Sanchis-Gual, podoktorski raziskovalec na Univerzi v Aveiru in na Instituto Superior Técnico (Univerza v Lizboni). Drugi sodelavci so prišli z univerze v Valenciji, univerze Aveiro in univerze Monash. Samson Hin Wai Leong, sodelovala je tudi dodiplomska študentka drugega letnika na CUHK.

Gravitacijski valovi so valovi v tkanini vesolja in časa, ki potujejo s svetlobno hitrostjo. Napovedani v Einsteinovi splošni teoriji relativnosti, izvirajo iz najbolj nasilnih dogodkov vesolja in nosijo informacije o svojih virih. Od leta 2015 so napredni detektorji observatorija gravitacijskega vala Laser Interferometer (LIGO) in Device opazili približno 50 signalov gravitacijskih valov, ki so nastali v združitvi in ​​združitvi dveh najbolj skrivnostnih entitet v vesolju - črnih lukenj in nevtronskih zvezd.

Septembra 2020 je LVC, skupno telo LIGO Scientific Collaboration in Virgo Collaboration, objavilo odkrivanje signala gravitacijskega vala GW190521. Glede na analizo LVC, v kateri je skupina CUHK pod vodstvom Profesor Tjonnie Li, Izredni profesor na Oddelku za fiziko pri CUHK, je bil globoko vpleten, signal je bil v skladu s trkom dveh črnih lukenj, ki sta 85 in 66-krat večja od mase Sonca, kar je povzročilo končno 142 sončnih mas črne luknje. Slednji je bil prvi član, ki so ga kdaj našli v novi družini črnih lukenj - črne luknje z vmesno maso. Po navedbah Profesor Tjonnie Lije bilo to odkritje izrednega pomena, ker so bile takšne črne luknje dolgo veljale za manjkajočo vez med črnimi luknjami zvezdne mase, ki nastanejo zaradi propada zvezd, in supermasivnimi črnimi luknjami, ki se skrivajo v središču skoraj vsake galaksije.

Kljub pomembnosti opazovanje GW190521 predstavlja izjemen izziv za sedanje razumevanje evolucije zvezd, ker ima ena izmed združenih črnih lukenj "prepovedano" velikost. Alternativna razlaga, ki jo je predlagala skupina, prinaša novo smer študije. Dr. Nicolás Sanchis-Gual pojasnil: "Bozonske zvezde so predmeti, ki so skoraj tako kompaktni kot črne luknje, vendar za razliko od njih nimajo površine" brez vrnitve "ali obzorja dogodkov. Ko trčijo, tvorijo bozonsko zvezdo, ki lahko postane nestabilna, sčasoma se sesede v črno luknjo in ustvari signal, skladen z lanskim opazovanjem LVC. Za razliko od običajnih zvezd, ki so narejene iz tistega, kar običajno poznamo kot snov, so bozonske zvezde sestavljene iz ultralahkih bozonov. Ti bozoni so eden najbolj privlačnih kandidatov za tvorjenje temne snovi, ki tvori približno 27% vesolja. "

Skupina je primerjala signal GW190521 z računalniškimi simulacijami združitev bozonskih zvezd in ugotovila, da ti dejansko pojasnjujejo podatke nekoliko bolje kot analiza, ki jo je izvedel LVC. Rezultat pomeni, da bi imel vir drugačne lastnosti, kot so bile prej omenjene. Dr. Juan Calderón Bustillo je dejal: "Najprej ne bi več govorili o trku črnih lukenj, kar odpravlja vprašanje spopadanja s prepovedano črno luknjo. Drugič, ker so združitve bozonskih zvezd precej šibkejše, sklepamo na veliko bližjo razdaljo od tiste, ki jo ocenjuje LVC. To vodi do veliko večje mase končne črne luknje, približno 250 sončnih mas, zato dejstvo, da smo bili priča nastanku črne luknje z vmesno maso, ostaja resnično. "

Profesor Toni Font, z univerze v Valenciji in eden od soavtorjev, pojasnil, da čeprav je analiza nagnjena k "načrtovani" hipotezi o združevanju črnih lukenj, so podatki dejansko nekoliko raje združitev bozonskih zvezd, čeprav v dokončen način. Kljub temu da je računski okvir sedanjih simulacij bozonskih zvezd še vedno dokaj omejen in je predmet večjih izboljšav, bo skupina nadalje razvila bolj razvit model in preučila podobna opazovanja gravitacijskih valov pod predpostavko združitve bozonske zvezde.

Po mnenju drugega soavtorja Profesor Carlos Herdeiro z Univerze v Aveiru najdba ne vključuje le prvega opazovanja bozonskih zvezd, temveč tudi opazovanja njihovega gradnika, novega delca, znanega kot ultralahki bozon. Takšni ultralahki bozoni so bili predlagani kot sestavni deli tega, kar poznamo kot temna snov. Poleg tega lahko ekipa dejansko izmeri maso tega domnevnega novega delca temne snovi in ​​vrednost nič se z visoko stopnjo zaupanja zavrže. Če je to potrjeno z naknadno analizo GW190521 in drugimi opazovanji gravitacijskih valov, bi bil rezultat prvi opazovalni dokaz za dolgo iskanega kandidata iz temne snovi.

Samson Hin Wai Leong, študent, ki se je pridružil poletnemu dodiplomskemu raziskovalnemu programu CUHK, je dodal: »S profesorjem Calderónom Bustillo sem sodeloval pri oblikovanju programske opreme tega projekta, ki je uspešno pospešila izračune študije in sčasoma smo lahko izdali rezultati takoj po objavi analize LVC. Navdušujoče je delati na meji fizike z multikulturno ekipo in razmišljati o iskanju "temnejšega" izvora valovanja v vesolju-času, obenem pa dokazati obstoj delca temne snovi. "

Predstavljena slika: Umetniška predstavitev trka dveh bozonskih zvezd skupaj z oddajanimi gravitacijskimi valovi. Foto: Nicolás Sanchis-Gual in Rocío García-Souto


Poglej si posnetek: Desmod - Zober ma domov (December 2022).