Vlad Krasen
0 
4847
1105
Curentele de gaz cad în fața lor, plonjându-se în găuri negre, blocate departe de univers pentru totdeauna. În ultimele lor momente, aceste mărunțișuri gazoase transmit o ultimă flacără de lumină, unele dintre cele mai strălucitoare emisii din univers.
Aceste scufundări ale morții sunt prea departe pentru a fi văzute în mod direct, dar astronomii au conceput o nouă tehnică pentru detectarea strigătelor în panică pentru ajutor. Folosesc metoda pentru a ne testa cunoștințele despre gravitație în cele mai extreme medii din univers.
Într-un nou studiu, fizicienii s-au uitat la caracteristici specifice ale acestei lumini pentru a descoperi cel mai apropiat pe care îl poți ajunge la o gaură neagră, fără a fi nevoie să muncești din greu pentru a preveni dezastrul - un prag numit orbita circulară cea mai interioară stabilă sau ISCO. Cercetătorii au descoperit că metoda lor ar putea funcționa cu telescoape cu raze X mai sensibile venind online.
Legate de: 9 idei despre găuri negre care vă vor exploda mintea
Peste cascada
Orizontul de eveniment al unei găuri negre este linia invizibilă în nisip peste care nu te poți întoarce niciodată. Odată ce orice trece prin orizontul evenimentului, chiar și lumina în sine, nu mai poate reveni în univers. Gravitatea găurii negre este prea puternică în această regiune.
Totuși, în afara unei găuri negre, totul este doar dandy. O gaură neagră specială va avea o anumită masă (oriunde de la câteva ori masa soarelui pentru cei mai mici din galaxie până la miliarde de ori mai grea pentru adevărații monștri care cutreieră cosmosul), iar orbitarea găurii negre este exact ca orbitând orice altceva de masă identică. Gravitatea este doar gravitație, iar orbitele sunt orbite.
Într-adevăr, multe lucruri din univers se află orbitând în jurul găurilor negre. Odată ce acești aventurieri nebuni sunt prinși în îmbrățișarea gravitațională a găurii negre, încep călătoria spre sfârșit. Pe măsură ce materialul cade spre gaura neagră, are tendința de a se strecura într-o bandă subțire de ras cunoscută sub numele de disc de acreție. Discul se învârte și se învârte, cu căldură, frecare și forțe magnetice și electrice care îl energizează, determinând strălucirea materialului.
În cazul celor mai masive găuri negre, discurile de acumulare din jurul lor strălucesc atât de intens, încât obțin un nou nume: nuclee galactice active (AGN), capabile să oferteze milioane de galaxii individuale.
Pe discul de acumulare, biți individuali de material se freacă de alți biți, drenându-i de energie de rotație și conducându-i mereu spre interior, spre orizontul evenimentului găurii negre. Dar totuși, dacă nu ar fi fost forțele de frecare, materialul ar putea să orbiteze în jurul găurii negre în perpetuitate, la fel cum planetele pot orbita în jurul soarelui timp de miliarde de ani.
Un apel pentru ajutor
În timp ce vă apropiați de centrul găurii negre, totuși, ajungeți la un anumit punct în care toate speranțele de stabilitate sunt aruncate pe rocile gravitației. Chiar în afara găurii negre, dar înainte de a ajunge la orizontul evenimentului, forțele gravitaționale sunt atât de extreme încât orbitele stabile devin imposibile. După ce ați ajuns în această regiune, nu puteți rămâne pe orbita placidă. Aveți doar două opțiuni: dacă aveți rachete sau o altă sursă de energie, vă puteți propulsa departe de siguranță. Dar dacă sunteți o bucată neplăcută de gaze, sunteți sortiți să cădeați liber spre coșmarul întunecat care așteaptă mai jos.
Această graniță, orbita circulară cea mai interioară stabilă (sau ISCO pentru iubitorii jargonului astronomic), este o predicție fermă a teoriei generale a relativității a lui Einstein, aceeași teorie care prezice existența găurilor negre în primul rând..
Legate de: 8 moduri în care poți vedea teoria lui Einstein a relativității în viața reală
În ciuda succesului relativității generale în prezicerea și explicarea fenomenelor din univers și cunoașterea noastră sigură că găurile negre sunt reale, nu am fost niciodată în măsură să verificăm existența ISCO și dacă aceasta este conformă cu predicțiile relativității generale..
Însă gazul care se încadrează în situația sa poate oferi o modalitate de a verifica existența.
Lumini de dans
O echipă de astronomi a publicat recent un articol în revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, care a fost, de asemenea, încărcat în jurnalul preprint arXiv, care descrie cum să profite de această lumină muribundă pentru a studia ISCO. Tehnica lor se bazează pe un truc astronomic cunoscut sub numele de reverberation mapping, care profită de faptul că diferite regiuni din jurul găurii negre se aprind în moduri diferite.
Legate de: Unde duc găurile negre?
Când gazul curge de pe discul de acumulare, trecut ISCO - partea cea mai interioară a discului de acreție - și în gaura neagră în sine, devine atât de fierbinte încât emite o undă largă de radiații cu raze X cu energie mare. Acea lumină cu raze X strălucește în toate direcțiile, departe de gaura neagră. Putem vedea această emisiune până la pământ, dar detaliile structurii discului de acumulare se pierd în strălucirea gloriei razelor X. (Înțelegerea mai mult despre discul de acreție va ajuta astrofizicienii să obțină un control asupra ISCO, de asemenea.)
Aceeași lumină cu raze X luminează și regiuni mult în afara discului de acumulare, regiuni dominate de aglomerații de gaze reci. Gazul rece devine energizat de razele X și începe să emită propria lumină, într-un proces numit fluorescență. Putem detecta și această emisie, separat de raze X care emană din regiunile cele mai apropiate de gaura neagră.
Este nevoie de timp pentru ca lumina să călătorească spre exterior din ISCO și partea exterioară a discului de acumulare la gazul rece; dacă urmărim cu atenție, putem observa la început regiunile centrale (ISCO și părțile cele mai interioare ale discului de acumulare), urmată în scurt timp de „reverberation” lumină a straturilor în afara ISCO și discul de acumulare imediat înconjurător.
Momentul și detaliile luminii reverberate depind de structura discului de acumulare, pe care astronomii l-au folosit anterior pentru a estima masa găurilor negre. În acest studiu cel mai recent, cercetătorii au folosit simulări sofisticate de computer pentru a vedea cum mișcarea gazului în ISCO - modul în care gazul moare în timp ce cade în sfârșit spre orizontul evenimentului la gaura neagră - afectează emisiile de raze X atât în apropiere cât și în exterior gaz.
Ei au descoperit că, deși în prezent nu avem sensibilitatea de a măsura gazul condamnat, următoarea generație de telescoape cu raze X ar trebui să fie capabilă, permițându-ne să confirmăm existența ICSO și să testăm dacă este de acord cu previziunile generale relativitate, în regiunile, probabil, cele mai gravitaționale extreme ale întregului univers.
- Cele mai ciudate 12 obiecte din univers
- Din Big Bang până în prezent: instantanee ale universului nostru de-a lungul timpului
- Cele mai îndepărtate idei ale lui Stephen Hawking despre găurile negre
Publicat inițial la .
OFERTA: Economisiți 45% pe „Cum funcționează„ Tot despre spațiu ”și„ Tot despre istorie ”!
Pentru o perioadă limitată de timp, puteți extrage un abonament digital la oricare dintre cele mai vândute reviste științifice pentru doar 2,38 USD pe lună sau 45% din prețul standard pentru primele trei luni.
Vezi toate comentariile (0)