A szupermasszív fekete lyuk galaxisunk közepén van. Nem látható közvetlenül távcsövekkel vagy a szemünkkel, de a csillagászok tudják, hogy ott van. Valójában sok galaxis szívében szupermasszív fekete lyukak vannak. Honnan tudják a csillagászok, hogy ezek a szörnyek a galaktikus magokban rejtőznek? Különféle módszereket alkalmaznak a fény megvizsgálására, mivel az áthalad a fekete lyukon, és megvizsgálják a fekete lyuk körüli régiót is, hogy megértsék, milyen hatással van a közeli gáz-, por- és még csillagok felhőire. Jelenleg a Tejút szupermasszív fekete lyuk, Nyilas A * néven meglehetősen csendes, és a csillagászok azt sok fényhullámhosszon figyelik, hogy megértsék annak hatásait.
Miért izgatott a fekete lyukak?
Fekete lyukak a kedvenc tudományos fantasztikus történetekben és a médiában. Néha grafikus eszközként használják valamilyen csillagközi utazási trükk lehetővé tételére. Vagy szerepelnek az időutazásban vagy a történet valamely más fontos elemében. Bármennyire lenyűgöző is az ilyen mesék, a furcsa behemothok mögött rejlő valóság érdekesebb, mint az írók el tudják képzelni. Melyek a szupermasszív fekete lyukak körülményei? Van valami tudomány a szupermasszív fekete lyukak tudományos fantasztikus ábrázolása mögött? Találjuk ki.
Mik a szupermasszív fekete lyukak?
Általában, szupermasszív fekete lyukak éppen amit a nevük mond: valóban, valóban hatalmas fekete lyukak. Több százezer napenergia-tömegben mérik (egy napenergia tömeg megegyezik a Nap tömegével) és akár milliárd napenergiát mérnek. Óriási hatalommal bírnak, és hihetetlen befolyást gyakorolnak galaxisuk felett.
A legtöbb szupermasszív fekete lyuk létezik a galaxisok. Ez a központi elhelyezkedés lehetővé teszi számukra, hogy (legalább részben) segítsék a galaxisok összetartását. Súlyuk annyira hatalmas, hihetetlen tömegük miatt, hogy akár fény-évektől távol eső csillagok is körbekerülnek körüli pályára és körülöttük lévő galaxismagokba.
Fekete lyukak és hihetetlen sűrűségük
Amikor a csillagászok fekete lyukakról beszélnek, az általuk használt fő tulajdonság, amely a fekete lyukakat elkülöníti a többi "normál" tárgytól az Univerzum a sűrűség. Ez a "cucc" mennyisége egy fekete lyuk térfogatába csomagolva. A sűrűség a fekete lyukak magjain olyan magas, hogy lényegében végtelenné válik. Pontosabban, a térfogat (a fekete lyuk és annak rejtett tömege által elfoglalt terület) megközelíti a nullát. Ez azt jelenti, hogy alig több, mint egy apró pont az űrben, de ez az apró pont, amelyet szingularitásnak neveznek, hihetetlen mennyiségű tömeget tartalmaz. Ez hihetetlenül sűrűvé teszi. Ez a sűrűség eloszlik a fekete lyuk teljes területén, a szingularitástól a eseményhorizont (az a pont, ahol a fekete lyuk gravitációja túl erős ahhoz, hogy bármi is legyen) ellenáll.
Úgy hangzik, mintha a fekete lyuk belseje (az eseményhorizonton túl) hihetetlenül összetörhető lenne, és nincs hely. Érdekes, hogy van egy gondolatkísérlet, amely szerint a szupermasszív fekete lyukak átlagos sűrűsége valójában kisebb lehet, mint ahogyan az ember nagyon levegőt lélegzik. Valójában minél nagyobb a tömeg, annál nagyobb Kevésbé sűrű a szupermasszív fekete lyuk, ha figyelembe vesszük a terület teljes térfogatát a szingularitástól az eseményhorizontig. A tömeget ezen a térségben osztanák el, nagyobb tömeggel a szingularitásnál, mint a "külterületen".
Ha ez igaz, akkor nem csak egy szupermasszív fekete lyukhoz lehet megközelíteni, hanem lehet elméletileg egy szupermasszív fekete lyukba esnek, és hosszú ideig fennmaradhatnak, amíg közel állnak a szingularitás. Van azonban egy nagy probléma: a gravitáció. Olyan erős, hogy bármit, ami az eseményhorizonton túl halad, szétválasztja a szélsőséges gravitációs vonzás. Annyira a féreglyuk utazásához!
Hogyan alakulnak a szupermasszív fekete lyukak?
A szupermasszív fekete lyukak kialakulása továbbra is az asztrofizika egyik rejtélye. A normál fekete lyukak maguk maradványai maradnak az szupernóva egy hatalmas csillag robbanása. Minél tömegebb a csillag, annál tömegebb a fekete lyuk.
Ezért feltételezhetjük, hogy egy szupermasszív csillag összeomlásából szupermasszív fekete lyukak keletkeznek. A probléma az, hogy kevés ilyen csillagot fedeztek fel. Sőt, a fizika azt mondja nekünk, hogy elsősorban nem is létezhetnek. Ugyanakkor igen. A legtömegebb csillagok a Nap tömegének több tucat-százszorosa. Néhány ritka hipergáns akár 300 csillag tömegű is lehet. Még ezek a szörnyek is távol állnak a tömegektől, amelyekre szükség lenne egy szupermasszív fekete lyuk létrehozásához. Tehát szólva: Nagyon sok tömegre van szükség egy szupermasszív fekete lyuk létrehozásához, mint még a legszupermaszívabb csillagokban is.
Tehát, ha ezeket a tárgyakat nem más fekete lyukak hagyományos módon készítik, honnan származnak a szörny fekete lyukak? A vezető ötlet az, hogy sokkal kisebb fekete lyukakat képeztek a nagyok építéséhez. Végül a tömeg felhalmozódása szupermasszív fekete lyuk kialakulásához vezetne. Ez egy szupermasszív fekete lyuk felépítésének hierarchikus elmélete. Vannak bizonyos problémák azzal az elmélettel, mert ehhez "közepes tömegű" szupermasszív fekete lyukak tanulmányozására van szükség. Ezek lennének a "lépés közbeni lépés" a kisebb fekete lyukaktól a szupermasszív szörnyekig. A csillagászok már többet észlelnek ezekből és tanulmányozzák sajátos tulajdonságaikat, hogy kitöltsék a hierarchikus elmélet hiányosságait.
Fekete lyukak, a nagy robbanás és az egyesülések
Egy másik vezető elmélet a szupermasszív fekete lyukak létrehozásáról az, hogy ezek az első pillanatokban alakultak ki Nagy durranás. Természetesen nem mindent értünk teljesen abban az időben a körülményekről, hogy kitaláljuk, milyen szerepet játszottak a fekete lyukak, és mi ösztönözte azok kialakulását.
Az ismert szupermasszív és közepes tömegű fekete lyukak megfigyelései alapján az összefonódáselmélet valószínűleg a legegyszerűbb magyarázat. A legrégebbi, legtávolabbi és legtöbben szupermasszív fekete lyukak vizsgálata, kvazárok konkrétan azt mutatja, hogy vannak bizonyítékok erre sok galaxis egyesülése szerepet játszottak. Amikor a galaxisok összeolvadnak, úgy tűnik, hogy a fekete lyukaik is megteszik. Az egyesülések szerepet játszanak a jelenlegi galaxisok alakításában, ezért értelme van annak, hogy központi fekete lyukaik eljöhetnek az utazáshoz, és növekedhetnek a galaxisokkal együtt. Érdekes módon, amikor ezek a fekete lyukak összeolvadnak, sok energiát bocsátanak ki. A művelet gravitációs hullámokat bocsát ki, amelyeket a csillagászok csak most tudnak mérni.
Ha a fúzió a válasz, akkor részleges megoldást kínál a közbenső fekete lyuk problémájára. Mindkét esetben a válasz még nem világos. Sokkal több munkát kell tennünk a galaxisok és azok fekete lyukainak megfigyelésére és jellemzésére.
Tudomány a tudományos fantasztikában
Visszatérve a tudományos fantasztikus művekhez és a fekete lyukakhoz, vannak olyan tulajdonságok, amelyek teljesen meghajolják az írók által használt gondolkodást. Történetek gyorsabb, mint a könnyű utazás, csillagközi utazás és az időutazás áthatja a tudományos fantasztikus regényeket. Vannak olyan elméletek is, hogy a fekete lyukak átjárók az alternatív világegyetemek felé.
Vagy van-e bizonyíték ezen ötletek valamelyikének alátámasztására? Valójában igen, bár csak nagyon szélsőséges körülmények között. Az a gondolat, hogy a fekete lyukakat féreglyukakként használják, amelyek valamilyen módon összekapcsolnak minket az univerzum másik oldalával, már évtizedek óta fennáll. Ez egy nagyszerű és fantáziadús fantázia, amely valószínűleg nem válik valóra való hamarosan.
A lehetőségeket még a súlyos fizika és a általános relativitáselmélet. Tehát elméletileg ezek a dolgok megtörténhetnek, amint azt a 2014-es film is bemutatta Csillagközi. A filmkészítõkkel együtt dolgozó fizikus néhány elméleti ötlettel állt elő, amelyek támogatták a filmet és tudományosan dolgoztak. A szükséges technológia azonban továbbra sem áll rendelkezésre, és számos különös feltételnek teljesülnie kell. De ki tudja - annak a technológiának a nagy részét, amelyet az emberek manapság repülnek, szintén egyszer lehetetlennek tartották.
Gyors tények
- Szupermasszív fekete lyukak vannak sok galaxis szívében, beleértve a Tejútot is.
- Néhány galaxisban, például az Andromeda galaxisban, ezek közül egynél több szörny lehet.
- Amikor a galaxisok összeolvadnak, a fekete lyukaik is összeolvadhatnak.
- A szupermasszív fekete lyukakban akár milliárd csillagtömeg is rejthetõ el benne.
- Saját Tejútunkban van egy szupermasszív fekete lyuk, Nyilas A *.
források
- Mohon, Lee. "A szupermasszív fekete lyukak kinövnek galaxisukon." NASA, NASA, február 15. 2018, www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/supermassive-black-holes-are-outgrowing-their-galaxies.html.
- Saplakoglu, Yasemin. „Nullázni a supermasszív fekete lyukak kialakulását.” Tudományos amerikai, Szeptember 29. 2017, www.scationalamerican.com/article/zeroing-in-on-how-supermassive-black-holes-formed1/.
- „Szupermasszív fekete lyuk | VILÁGEGYETEM." Asztrofizikai és Szuperszámítógépes Központ, csillagászat.swin.edu.au/cosmos/s/supermasszív fekete lyuk.
Szerkesztette és frissítette: Carolyn Collins Petersen.