Multă vreme, părea că găurile misterioase au existat exclusiv în mintea fizicienilor teoretici. Acum, datorită realizărilor științei moderne, a devenit clar: ele există cu adevărat. Pe 14 septembrie 2015, undele gravitaționale au oscilat pentru prima dată spațiu-timp în detectoarele americane LIGO. Dovada ondulărilor spațiului-timp, prevăzută de Albert Einstein (1879–1955) cu 100 de ani mai devreme, este în același timp o dovadă experimentală a existenței fizice a găurilor negre.
Primul semnal măsurat GW150914 a apărut din două găuri negre cu 36 și 29 de mase solare, care s-au înconjurat odată reciproc sub forma unui sistem de stele binare, până când s-au contopit într-un final un obiect de 62 de mase solare.
Câteva luni mai târziu, cercetătorii au înregistrat unde gravitaționale de la sursa GW151226 dintr-un sistem similar. Aceste evenimente au șocat enorm structura spațiului-timp. Și într-un mod impresionant au confirmat existența acestui monstru cosmic necunoscut.
Dar ce este cunoscut omului comun despre găurile negre? Doar câteva fapte învățate odată la orele de astronomie școlară. Să încercăm să compensăm acest decalaj de cunoștințe. Prezentarea primelor 10 fapte interesante despre găurile negre din spațiu.
10. Poate fi infinit de mare
Găurile negre de dimensiuni superioare pot ajunge de la 105 la 1010 mase solare. Încă nu se știe cum au apărut și s-au dezvoltat. Cercetătorii sugerează că există aproape o gaură neagră supermasivă în aproape fiecare centru al galaxiei.
Gaura neagră, situată în centrul Căii Lactee, face parte și din această categorie cu 3,6 milioane de mase solare. Dacă o gaură neagră este înconjurată de un disc rotativ de praf de gaz, atunci materia se poate încălzi și începe să strălucească foarte puternic. Astfel de fenomene se numesc galaxii sau quasari Seyfert.
9. Abia se observă
Găurile negre sunt greu de găsit, deoarece nu emit lumină. Razele de lumină care trec deviază de pe orbita lor datorită forței enorme a gravitației. Există, de asemenea, găuri negre care „dorm” și devin active doar atunci când materia se apropie.
Deoarece găurile negre absorb toată lumina, așa cum fac multe obiecte spațioase strălucitoare pe cer, astronomii nu le pot determina direct. Există însă câteva chei care arată prezența unei găuri negre.
Pe de o parte, gravitatea puternică a unei găuri negre atrage orice obiecte din jur. Astronomii folosesc aceste mișcări neregulate pentru a deduce prezența unui monstru invizibil care se ascunde în apropiere.
Sau obiectele pot învârti în jurul unei găuri negre, iar astronomii pot căuta stele care nu par deloc să se miște pentru a găsi un posibil candidat la titlul de gaură neagră. Așadar, astronomii de la sfârșitul anilor 2000 au identificat Săgetătorul A ca o gaură neagră.
8. găuri negre - aspiratoare uriașe
Unii oameni de știință numesc găuri negre ciorchini gigantici de materie într-un spațiu foarte mic. De asemenea, recunosc acest lucru găurile negre acționează ca un aspirator de spațiu super-puternic.
Acestea atrag materia, și apoi o absorb fără milă, ca o plantă carnivoră într-un aer adânc. De asemenea, prind stele atunci când cad în zona de atracție a unei astfel de găuri negre. În acest caz, materia stelară se rotește în jurul unei găuri negre, se încălzește și strălucește puternic înainte de a dispărea în ea.
În 2010, cercetătorii au observat cu un telescop cum o gaură neagră uriașă a sfâșiat literalmente o stea.
7. Afectează timpul
Conform Teoriei Relativității, Einstein, timpul pentru diferiți observatori se desfășoară diferit. La viteze apropiate de viteza luminii, timpul curge mai lent pentru un corp în mișcare. Adică viteza luminii este o valoare absolută, ceea ce este nerealist de atins, iar timpul este întotdeauna relativ.
La un moment dat, Einstein a concluzionat că gravitația apare ca urmare a curburii spațiului-timp. El a numit o asemenea regularitate teoria generală a relativității. În spațiu-timp curbat, toate elementele se deplasează pe cea mai scurtă cale.
Teoria generală a relativității sugerează că viteza timpului depinde direct de câmpul gravitațional.
Găurile negre au o masă atât de mare încât îndoaie spațiul-timp astfel încât să apară o defecțiune fără fund. Prin urmare, odată ajuns acolo, întoarcerea este deja nerealistă.
6. Aruncați materia în spațiu
Găurile negre sunt, de asemenea, un fel de mâncători omnivori, care adesea își dau locația. Atunci când atrag stele înconjurătoare, forțele lor gravitaționale și magnetice puternice supraîncălzesc gazul și praful incident, determinându-le să radiaze. O parte a acestei materii luminoase cuprinde o gaură neagră dintr-o regiune învârtită numită disc de acreție.
În același timp, materia care începe să cadă într-o gaură neagră nu rămâne neapărat acolo. Găurile negre pot arunca uneori stardust căzătortransformând-o într-un fel de puternice halde de radiații.
5. Nu pâlnii, ci sfere
În majoritatea manualelor și manualelor de astronomie, găurile negre sunt prezentate ca pâlnii. Acest lucru se datorează faptului că sunt arătate din punctul de vedere al puțului gravitațional. De fapt găurile negre seamănă cu o sferă în forma lor.
4. De ce sunt negre
În ciuda faptului că gaura neagră nu are importanță, are o suprafață - „orizontul evenimentului”. Într-un anumit sens, acesta este un limitator prin care nimic nu poate pătrunde în exterior - nici un semnal radio, nici măcar particule de lumină care se rotesc la viteze uriașe. De aici a venit cuvântul „negru”.
3. Legile fizicii nu se aplică în centru
Dacă o gaură neagră se rotește, orizontul său de eveniment este ușor deformat. Cu toate acestea, spațiul-timp al mediului său imediat și materia existentă se rotește cu acesta. Această zonă de influență a găurii negre se numește ergosferă și are forma unui elipsoid. Materia, care a intrat odată din exterior, nu se cufundă neapărat direct în capcana spațiu-timpului, ci mai întâi se rotește cu ea.
2. Nu o singură gaură neagră este ca și celelalte
Găurile negre supermasive prezise de teoria generală a relativității lui Einstein pot avea mase egale cu miliarde de sori; acești monștri spațiali se ascund probabil în centrele majorității galaxiilor.
Calea Lactee conține gaura sa neagră super-masivă din centru, cunoscută sub numele de Săgetătorul A, care este de peste patru milioane de ori mai masivă decât Soarele nostru.
Micii membri ai familiei găurilor negre sunt încă teoretici. Aceste mici vârtejuri ale întunericului ar putea prinde viață la scurt timp după ce Universul s-a format, ca urmare a unui big bang, în urmă cu aproximativ 13,7 miliarde de ani, și apoi rapid s-a evaporat.
Astronomii suspectează, de asemenea, că există o clasă de obiecte în Univers numite găuri negre de dimensiuni medii, deși dovezi ale existenței lor sunt încă controversate.
1. Deschis de John Wheeler
John Archibald Wheeler a inventat termenul de „gaură neagră” în 1967. Înainte de aceasta, „tatăl” teoriei relativității Albert Einstein s-a ocupat deja de găurile negre. În opinia sa, găurile negre sunt locuri ale spațiului-timp care sunt atât de puternic îndoite încât lumina nu poate trece fără să fie absorbită.
În 1982, primul Gura Mare din afara galaxiei noastre a fost descoperit în Marele Magellanic Cloud, la o distanță de aproximativ 150.000 de ani-lumină.