Del:
10 måder Black Hollow fortsætter med at overraske os
Et sort hul er en stor del af sagen presset ind i et lille område med et enormt tyngdekraftstræk for sin størrelse. Mange sorte huller dannes af døende gigantiske stjerner, der kollapser ind på sig selv. Men selv som sorte huller fortsætter de at bane og udøve det samme tyngdekraftstræk på genstande omkring dem.
Visualiser det på denne måde. Hvis jorden blev et sort hul (som det ikke kunne), ville det veje det samme som det gør i dag, men dets størrelse ville være mindre end et menneskeligt øje. Det ville imidlertid have samme tyngdekraft, så Månen ville holde rundt om det.
Du ville ikke se det sorte hul direkte, fordi grænsen omkring munden (kaldet "arrangementshorisonten") fælder lyset indvendigt. Men som usynlig vind, der får træer til at bøje og svinge, tror vi, at der er sorte huller på grund af deres virkning på deres omgivelser.
Ikke alle forskere tror på sorte huller. Men for dem, der gør det, er overraskelserne bare ved at komme.
10Vore forrige forfædre kan have set mælkevejens sorte hul
For omkring to millioner år siden brød det supermassive sorte hul i centrum af vores galakse ud i livet med strålende glød. På det tidspunkt begyndte manden bare at gå oprejst. Vores forfædre ville have set et måneformet lys i den sydlige himmel, der lignede en lys fuzzball eller smudge.
Vores sorte hul, Skytten A *, er stille nu. Men dengang blev det antaget at være en aktiv galaktisk kerne (AGN), den energiproducerende kompakte center af en galakse, der stærkt overhaler resten af det. Et fodring sorte hul kan være kilden til en AGN, da dens tyngdekrafttræk tiltrækker materiale, der danner en disk, der opvarmer og gløder. Hvis disken trækker i store mængder materiale, vil to lyse stråler af højenergipartikler blive kastet ud fra det sorte hul vinkelret på dets spinding.
Astronomer udtænkte denne AGN-teori i 2010 efter at have spottet to Fermi-bobler, der strækker 25.000 lysår over og under vores galakse. Forskerne mener, at AGN-jetfly kunne have produceret disse bobler mellem en og tre millioner år siden.
Den sorte hul lys viser ville have varet et par tusinde år for vores forfædre. Ifølge antropolog Chris Stringer, "Det var starten på slægten Homo. Stenværktøjsmateriale var allerede begyndt, men hjernen var først begyndt at forstørre. "Hvis Skytten A * går igen igen, kan vi blive behandlet til vores eget fantastiske lysshow i nattehimlen.
9 Ikke hvert kosmisk kraftværk er et sort hul
I flere årtier troede mange forskere, at ekstremt lyse røntgenkilder, der var kendt som ultraluminøse røntgenkilder (ULX), skulle skyldes sorte huller, der spiste stjerner eller andet stof.
Når det mørke huls enorme tyngde tiltrækker en nærliggende stjernes gas, spiraler den gas ned for at danne en accretionsdisk rundt om det sorte hul. Som vand cirkler, før det går ned i drænet, accelererer gasen kraftigt, opvarmning til ekstremt høje temperaturer, der frigiver lyst røntgenlys i alle retninger. Jo større fodring sorte hul, desto mere forbruges det, og lysere lyset.
Det var teorien. Derefter opdagede astronomerne i en nærliggende galakse M82 en ULX-kilde, der pulserede og udstrålede en strålende røntgenstråle, der fejede over jorden hver 1.37 sekunder som et fyrtårn. Problemet er, at sorte huller ikke pulser. Pulsars puls.
En pulsar er en spindende neutronstjerne (resterne af en døende stjerne, der ikke var stor nok til at blive et sort hul), der udsender røntgenlys fra sine magnetiske poler som fyrtårnet. Men pulsaren i M82-galaksen er 100 gange lysere end dens masse skal tillade ifølge en fysikretningslinje kaldet Eddington-grænsen. Det bør ikke være en ULX-kilde.
"Du kan tænke på denne pulsar som den mægtige mus af stjernernes rester," sagde Fiona Harrison fra California Institute of Technology. "Det har al kraft i et sort hul med meget mindre masse. Den pulsar synes at være at spise svarende til en sort hul diæt. "
Astronomer skal nu genoverveje andre ULX-kilder for at se, om de pulserer. De kan ikke længere antage, at hver ULX-kilde eller et kosmisk kraftværk er et sort hul.
8Mer gluttonous end imagineret
Indtil for nylig troede forskere, at størrelsen af et sort hul bestemte tophastigheden, hvormed den kunne spise og producere lys (Eddington-grænsen). Derefter opdagede de P13, et sort hul i galaksen NGC7793, som roterer omkring en supergiant stjerne, mens den kanibaliseres. Men P13 gorger sig selv på sin ledsagerens gas 10 gange hurtigere end astronomerne troede mulige.
P13 antages at være 15 gange mindre end vores sol endnu en million gange lysere. Det har evnen til at fortære sin ledsagerstjerne på mindre end en million år, hvilket er hurtigt i kosmisk tid.
Dette lille sorte hul forbruger materiale med en vægt svarende til 100 milliarder milliard hotdogs hvert minut. "Som hotdog-spisende legenden, som Takeru Kobayashi berømte viste os, har størrelse ikke altid betydning i konkurrencedygtige omgivelser, og selv små sorte huller kan spise gas i en usædvanlig grad," sagde astronomen Dr. Roberto Soria.
Ligesom M82-pulsaren er P13 en ultraluminøs røntgenkilde, som ikke kun overtræder Eddington-grænsen - den baner den ud af galaksen. Astronomer indser nu, at der ikke må være en streng grænse for, hvor meget et sort hul kan spise.
7Supermassive Black Holes kan være mere talrige end vi troede
Sorte huller kommer i forskellige størrelser, fra primordial (som kan være så lille som et atom) til supermassive (med masser større end en million soler pakket i størrelsen af et solsystem). Der kan endda være en sjælden ekstra stor størrelse kaldet ultramassive.
På et tidspunkt blev kun større galakser antaget at indeholde massive sorte huller.Men i begyndelsen af 2014 viste astronomerne, at over 100 små dværggalakser ser ud til at have massive sorte huller på deres centre. Sammenlignet med vores Milky Way samling på 200-400 milliarder stjerner, har en dværggalakse kun få milliarder stjerner og langt mindre masse.
Så i september 2014 meddelte astronomerne, at de havde fundet et supermassivt sort hul i en ultrakompakt dværggalakse kaldet M60-UCD1, den tætteste galakse, der for tiden er kendt. Hvis du boede i M60-UCD1, ville du se mindst en million stjerner i nattehimlen i modsætning til de 4.000 stjerner vi ser fra jorden med det blotte øje.
Selvom Melkevejs centrale sorte hul har en masse på fire millioner soler, er det mindre end 0,01 procent af vores galakse samlede masse. Til sammenligning er M60-UCD1's centrale sorte hul et monster, med en masse på 21 millioner solstråler, der er 15 procent af sin galakse samlede masse.
Baseret på disse resultater tror nogle astronomer, at mange ultrakompakte dværggalakser kan være resterne af større galakser, der blev revet fra hinanden, da de kolliderede med andre galakser. Så der kan være så mange supermassive sorte huller i centrene af ultrakompakte dværggalakser, som der er i større galakser.
6Gobbling masse som en baby Pac-Man
Quasars er de strålende centre af de fjerneste galakser vi kan se i vores univers. De menes at være supermassive sorte huller med accretion diske, der sprænger ut utroligt lyst røntgenlys. Kvasarer kan skinne op til to billioner gange lysere end vores sol. De kan være milliarder lysår væk fra Jorden. At kigge på en quasar er at se tilbage i tiden på sit babyfoto.
Forskere har forbløffet over, hvordan et tidligt sort hul kunne starte livet med en anslået 10 solmasser, så vokse hurtigt til mere end en milliard solmasser kort efter big bang. Under normale forhold trækkede gas mod et sort hul spiraler ned for at danne en accretionsdisk. Nogle gas trickles inde, men flere processer sænker normalt væksten af et sort hul.
Forskere mener, at det tidlige univers indeholdt kolde gasstrømme, der var meget tættere end i dag. Et ungt sort hul ville have flyttet hurtigt, der løbende skiftede retning som en gobbling baby Pac-Man som nærliggende babystjerner bankede den rundt. Disse hurtige retningsændringer kan have fået det sorte hul til at spise materiale direkte fra disse tættere gasstrømme så hurtigt, at den langsomme spiral aldrig skete. Da det sorte hul voksede, spiste det endnu hurtigere. I et kosmisk hurtigt 10 millioner år ville det sorte hul være vokset fra 10 solmasser til 10.000 solmasser. Derefter ville væksten falde. Men vejen til en vægt på mindst en milliard solmasser ville have været låst i.
5Blackhuller kan forhindre stjerneformation
I modne galakser opdagede forskerne, at massive sorte huller kan stoppe udviklingen af babystjerner ved at spytte partikler, der udsender radiobølger. I nærheden af lysets hastighed virker disse opvarmede stråler som off-switches for at stoppe varm gas i galaksen fra at køle og kondensere til nye stjerner. Forskere ved ikke, hvorfor centrale sorte huller i disse ældre, ofte elliptiske, galakser begynder at udlede disse partikler.
Men indtil for nylig troede de, at massive centrale sorte huller altid var skyld i "røde og døde galakser", som kun består af ældre stjerner. Derefter opdagede de flere kompakte, unge galakser, der dør for tidligt. Disse unge galakser har massen af Mælkevejen presset ind i et relativt lille område.
På baggrund af deres forskning mener et team af astronomer, at disse stjerner er ansvarlige for at vende deres egen off-switch i disse yngre galakser. En udbrud af star-making aktivitet synes at begynde med kollisionen af to gasrige galakser, der trag masser af kold gas ind i den fusionerede galaks kompakte centrum. Derefter kan energien fra denne frenzied birthing aktivitet sprænge ud nogen resterende gas, som lukker frem fremtidig stjernedannelse. Det er også muligt, at gassen i disse galakser simpelthen bliver for varm til at afkøle og kondensere til nye stjerner.
4The Eye Of Sauron Viser Black Holes Weigh More
Astronomer tror nu, at supermassive sorte huller i galakserne har 40 procent mere masse end oprindeligt troede. Dette kan medvirke til at forklare, hvorfor Eddington-grænsen for lysstyrke ikke virker med nogle nuværende massebetingelser.
Forskere brugte en landmålingsteknik til at måle afstanden til NGC 4151 galaksen, hvis aktive kerne hedder "Eye of Sauron", fordi det ligner sin navnebror fra Ringenes Herre film. En tidligere teknik havde vurderet afstanden fra jord til NGC 4151s centrale sorte hul som 13 millioner-95 millioner lysår.
Forskere besluttede at bruge Twin Keck teleskoper i Hawaii - og enklere matematik - for at få et resultat med næsten 90 procent nøjagtighed. NGC 4151s sorte hul var aktivt, fodrede på nærliggende gas og producerede røntgenlys. Denne ultraviolette stråling opvarmede derefter en støvring, der kredser om det sorte hul. Efter 30 dage ville støvet udløse infrarød stråling. Brug af tiden på 30 dage og lysets hastighed beregnede forskerne afstanden mellem det sorte hul og støvringen.
Denne afstand blev brugt til at danne bunden af en enslig trekant. Efter at have målt vinklen på himlen fra støvringen, brugte forskerne simpel geometri til at beregne afstanden til Saurons øje som ca. 62 millioner lysår.
Denne meget enklere teknik giver nu dem mulighed for at måle massen af supermassive sorte huller mere præcist. En anden brug er at måle, hvor hurtigt universet ekspanderer, hvilket ville medvirke til at bestemme universets alder.
3Forklaring hvordan humlefly flyver
Indtil for nylig troede de fleste gravitationsforskere, at rumtiden ikke kunne være turbulent. Men tre forskere slog den tro på hovedet, da de besluttede at analysere, om tyngdekraften kunne opføre sig som en væske. Under de rette forhold er væsker turbulente. Som creme rører ind i din kaffe, kan de virvle og hvirvle i stedet for at bevæge sig glat.
Forskerne bosatte sig på hurtige spinding af sorte huller til deres undersøgelse. Rumtiden er mindre viskøs omkring hurtige svinghuller, hvilket øger muligheden for turbulens, ligesom vandet virker mere end melasse.
Resultaterne var overraskende, selv for dem. "I løbet af de sidste par år er vi kommet ud fra en alvorlig tvivl om, hvorvidt tyngdekraften nogensinde kan gå turbulent til ret stor tillid, at det kan," siger forsker Luis Lehner.
Før længe kan dette gå fra et teoretisk fund til en observerbar. Nye detektorer kan snart have mulighed for at opdage gravitationsbølger, krusninger i rumtiden, der opfører sig som bølger i havet, når en båd sejler gennem den. I rummet kan gravitationsvæske ripple fra store kosmiske begivenheder som to sorte huller, der kolliderer.
Men disse fund kan også hjælpe os med at forstå turbulens her på Jorden - herunder orkanernes fysik, vindskær med fly og den tilsyneladende umulige flyvning af humlebi.
2 Center of A Galactic Murder Mystery
Nogle astronomer tror på et mord mysterium i rummet er at slå pulsarer i små sorte huller. Det hedder det "manglende pulsar problem."
For at genskabe, pulsarer spinder neutronstjerner (rester af døende stjerner for små til at blive sorte huller), der udsender lysstråling fra deres magnetiske poler som et fyrtårn. Med så mange stjerner i vores galakse skal mindst 50 døde være pulsarer midt i vores mælkevej. Men astronomer kan kun finde en.
Der er flere mulige forklaringer, men en af de mest spændende involverer mørkt materiale. Som mørke huller er mørkt materiale usynligt og kan kun opdages ved hjælp af dets gravitationstræk interagerer med andre objekter i rummet.
To forskere har foreslået, at en pulsarens tyngdekraften kan tiltrække visse partikler af mørkt materiale, hvilket får det mørke stof til at svulme pulsaren til en sådan stor størrelse, at den kollapser ind i et sort hul. Pulsaren bliver så stor, at den stikker et hul gennem rummet i rumtiden og forsvinder. "Mørket materiale kan ikke samle så tæt eller lige så hurtigt i centrum af normale stjerner," sagde forsker Joseph Bramante. "Men i pulsarer ville det mørke stof indsamle sig til omkring en 2 meter bold. Så kollapser den bold ind i et sort hul, og det suger op pulsaren. "
Nogle mørke stoffer kombinerer materie og antimatter i hver partikel. Disse partikler ville ødelægge hinanden ved kontakt. Så forskerne mener, at kun asymmetriske mørke stofpartikler (som enten er materielle eller antimaterielle, men ikke begge) kan bygge op i en pulsarens kerne over tid.
Der er en større koncentration af mørkt materiale i den galaktiske kerne, som kan forklare, hvorfor der kun mangler pulsarer i midten af vores mælkevej.
1Vores univers kan have kvæget fra et 4-D sort hul
Et stort problem med big bang teorien er, at vores videnskabeligt forudsigelige univers stammer fra en singularitet, et uendeligt tæt punkt, der ikke spiller efter de samme fysiske regler. Fysikere forstår ikke singulariteter. De kan ikke forklare, hvad der udløste big bang. Nogle fysikere mener, at det er usandsynligt, at en sådan kaotisk begyndelse ville skabe et univers med en stort set ensartet temperatur.
Så tre forskere fra Perimeter Institute har foreslået en ny teori, som de insisterer på, er matematisk forsvarlig og testbar. De hævder, at vores univers er det voldsomt udstødte ydre materiale fra supernovadød af en 4-D-stjerne, hvis indre lag kollapsede ind i et sort hul.
I vores univers har et 3-D sort hul en 2-D hændelseshorisont, grænsen omkring munden af det sorte hul, der repræsenterer det punkt, hvor der ikke kommer noget tilbage for noget, der falder ind og bliver fanget af tyngdekraften.
I et univers med fire rumlige dimensioner ville et 4-D sort hul have en 3-D hændelseshorisont. Vores univers, det udstødte materiale fra supernovaen, ville danne en 3-D membran omkring 3-D hændelseshorisonten. Den membrans vækst er, hvad vi opfatter som kosmisk ekspansion. Vores 3-D univers ville have arvet ensartetheden af 4-D overordnede universet, hvis det 4-D univers havde eksisteret i lang tid.
Forskerne raffinerer stadig deres model. Hvis vi betragter deres teori absurd, hævder de, at det er simpelthen fordi vi ikke forstår et 4-D univers. Vores tankegang er begrænset af en 3-D-verden, der kun kan repræsentere virkeligheden.