A fekete lyukak a legfurcsább és leglenyűgözőbb objektumok az űrben. Rendkívül sűrűek, olyan erős gravitációs vonzással, hogy még a fény sem kerülheti el őket. A Tejútrendszer több mint 100 millió fekete lyukat tartalmazhat, bár ezeket a falánk állatokat nagyon nehéz észlelni. A Tejútrendszer szívében egy szupermasszív fekete lyuk található, a Sagittarius A* . A NASA közleménye szerint a kolosszális szerkezet körülbelül 4 milliószorosa a Nap tömegének, és körülbelül 26 000 fényévre fekszik a Földtől. Szóval esély van, de mostanában nem ez a legnagyobb gondunk! 
Ufo- scifi sztorid van? küldd el nekünk a szerk[kukac]zug.hu címre!
FEKETE LYUK FELFEDEZÉSE
Albert Einstein először 1916-ban jósolta meg a fekete lyukak létezését általános relativitáselméletével . A "fekete lyuk" kifejezést sok évvel később, 1967-ben John Wheeler amerikai csillagász alkotta meg. Évtizedek óta tartó fekete lyukak csak elméleti objektumokként ismertek.
Az első felfedezett fekete lyuk a Cygnus X-1 volt, amely a Tejútrendszeren belül, a Cygnus, a hattyú csillagképben található. A csillagászok 1964-ben látták a fekete lyuk első jeleit, amikor a NASA szerint egy rakétahangzó égi röntgensugárforrást észlelt.(új lapon nyílik meg). 1971-ben a csillagászok megállapították, hogy a röntgensugarak egy furcsa, sötét tárgy körül keringő fényes kék csillagról származnak. Feltételezték, hogy az észlelt röntgensugarak annak eredményeként jöttek létre, hogy a csillaganyagot leválasztották a fényes csillagról, és a sötét objektum - egy mindent felemésztő fekete lyuk - "felfalta".
HÁNY FEKETE LYUK VAN?
Egy mélyűri kép, amelyen egy halvány kék röntgenforrás látható a közepén, amely a Sagittarius A* létezését jelzi.
A Tejútrendszer közepén egy szupermasszív fekete lyuk található Sagittarius A* (Sgr A*).(Kép jóváírása: NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI)
A Space Telescope Science Institute szerint(új lapon nyílik meg)(STScI) körülbelül minden ezer csillag elég nagy tömegű ahhoz, hogy fekete lyukká váljon. Mivel a Tejútrendszer több mint 100 milliárd statisztikát tartalmaz, otthoni galaxisunknak körülbelül 100 millió fekete lyuknak kell lennie.
Bár a fekete lyukak észlelése nehéz feladat és a NASA becslései szerint(új lapon nyílik meg)azt sugallják, hogy a Tejútrendszerben akár 10-100 milliárd csillagnyi fekete lyuk is lehet.
A Földhöz legközelebbi fekete lyuk az " Unikornis " nevet viseli, és körülbelül 1500 fényévnyire található. A becenévnek kettős jelentése van. A feketelyuk-jelölt nemcsak az Egyszarvú ("unikornis") csillagképben él, hanem hihetetlenül alacsony tömege – a Nap tömegének körülbelül háromszorosa – szinte egyedülállóvá teszi.
FEKETE LYUK KÉPEK
Fekete kört körülvevő narancssárga izzó gyűrű.
Az Event Horizon Telescope, egy nyolc földi rádióteleszkópból álló bolygóméretű tömb, amelyet nemzetközi együttműködéssel hoztak létre, rögzítette ezt a képet az M87 galaxis közepén lévő szupermasszív fekete lyukról és annak árnyékáról.(Kép jóváírása: EHT Collaboration)
(új lapon nyílik meg)
2019-ben az Event Horizon Telescope (EHT) együttműködése kiadta az első fekete lyukról készült felvételt . Az EHT az M87 galaxis közepén látta a fekete lyukat, miközben a teleszkóp az eseményhorizontot vagy azt a területet vizsgálta, amely mellett semmi sem tud elmenekülni egy fekete lyukból. A kép a fotonok (fényrészecskék) hirtelen elvesztését térképezi fel. A fekete lyukak kutatásának egy teljesen új területét is megnyitja, most, hogy a csillagászok tudják, hogyan néz ki a fekete lyuk.
2021-ben a csillagászok új képet mutattak az M87 közepén lévő óriási fekete lyukról, megmutatva, hogyan néz ki a kolosszális szerkezet polarizált fényben. Mivel a polarizált fényhullámok tájolása és fényereje eltérő a polarizálatlan fényhez képest, az új képen még részletesebben látható a fekete lyuk. A polarizáció a mágneses mezők jellegzetessége, és a kép világossá teszi, hogy a fekete lyuk gyűrűje mágnesezett.
Narancssárga izzó gyűrű fényvonalakkal egy fekete körben.
Miután 2019-ben megjelent az első fekete lyuk kép, a csillagászok új, polarizált képet készítettek a fekete lyukról.(Kép jóváírása: EHT Collaboration)
HOGYAN NÉZNEK KI A FEKETE LYUKAK?
A fekete lyukaknak három „rétege” van: a külső és a belső eseményhorizont, valamint a szingularitás.
A fekete lyuk eseményhorizontja a fekete lyuk szája körüli határ, amelyen túl a fény nem tud elmenekülni. Ha egy részecske átlépi az eseményhorizontot, nem tud távozni. A gravitáció állandó az eseményhorizonton.
A fekete lyuk belső régiója, ahol az objektum tömege található, szingularitásként ismert, a téridő egyetlen pontja, ahol a fekete lyuk tömege koncentrálódik.
A tudósok nem látják úgy a fekete lyukakat, mint a csillagokat és más tárgyakat az űrben. Ehelyett a csillagászoknak a fekete lyukak által kibocsátott sugárzás észlelésére kell hagyatkozniuk, amikor a por és gáz a sűrű lényekbe kerül. De a szupermasszív fekete lyukakat , amelyek egy galaxis közepén helyezkednek el, beboríthatja a körülöttük lévő sűrű por és gáz, ami blokkolhatja az árulkodó emissziót.
Időnként, amikor az anyag egy fekete lyuk felé húzódik, kicsúszik az eseményhorizontból, és kifelé löki, ahelyett, hogy a pofába rándulna. Fényes anyagsugarak jönnek létre, amelyek közel relativisztikus sebességgel haladnak. Bár a fekete lyuk továbbra is látható, ezek az erős sugárkörök nagy távolságból is láthatók.
Az EHT 2019-ben megjelent, M87-ben lévő fekete lyukról készített képe rendkívüli erőfeszítés volt, és a képek elkészítése után is két évnyi kutatást igényelt. Ennek az az oka, hogy a teleszkópok együttműködése, amely világszerte számos obszervatóriumra kiterjed, elképesztő mennyiségű adatot termel, amely túl nagy az interneten keresztüli átvitelhez.
Idővel a kutatók arra számítanak, hogy más fekete lyukakat is leképeznek, és raktárt hoznak létre arról, hogyan néznek ki az objektumok. A következő célpont valószínűleg a Sagittarius A*, amely a saját Tejútrendszerünk középpontjában lévő fekete lyuk. Egy 2019-es tanulmány szerint a Sagittarius A* azért érdekes, mert csendesebb a vártnál, ami a tevékenységét elfojtó mágneses mezőknek tudható be. Egy másik, abban az évben végzett tanulmány kimutatta, hogy a Sagittarius A*-t hűvös gázglória veszi körül , ami példátlan betekintést nyújt abba, hogyan néz ki a fekete lyuk körüli környezet.
Az ESO fekete lyuk anatómiai diagramja megmutatja, hogyan néz ki egy fekete lyuk, és felcímkézi a különböző összetevőket.
Az ESO fekete lyuk anatómiai diagramja megmutatja, hogyan néz ki egy fekete lyuk, és felcímkézi a különböző összetevőket. (Kép jóváírása: ESO)
A FEKETE LYUKAK TÍPUSAI
A csillagászok eddig háromféle fekete lyukat azonosítottak: csillag-fekete lyukakat, szupermasszív fekete lyukakat és közbenső fekete lyukakat.
Csillagszerű fekete lyukak – kicsik, de halálosak
Amikor egy csillag elégeti az utolsó üzemanyagot, az objektum összeeshet, vagy magába eshet. Kisebb csillagok ( a Nap tömegének körülbelül háromszorosát meghaladó ) csillagok esetében az új mag egy neutroncsillag vagy egy fehér törpe lesz . De amikor egy nagyobb csillag összeomlik, továbbra is összenyomódik, és csillagszerű fekete lyukat hoz létre.
Az egyes csillagok összeomlásakor keletkező fekete lyukak viszonylag kicsik, de hihetetlenül sűrűek. Az egyik ilyen tárgy a Nap tömegének több mint háromszorosát egy város átmérőjébe csomagolja. Ez őrült mennyiségű gravitációs erőhöz vezet, amely a tárgy körüli tárgyakat húzza. A csillagos fekete lyukak ezután felemésztik a környező galaxisaikból származó port és gázt, ami folyamatosan növeli méretüket.
Szupermasszív fekete lyukak – az óriások születése
Kis fekete lyukak népesítik be az univerzumot, de unokatestvéreik, a szupermasszív fekete lyukak dominálnak. Ezek a hatalmas fekete lyukak milliószor vagy akár milliárdszor akkorák, mint a Nap, de körülbelül akkora átmérőjűek. Úgy gondolják, hogy ilyen fekete lyukak szinte minden galaxis középpontjában találhatók, beleértve a Tejútrendszert is.
A tudósok nem tudják biztosan, hogyan keletkeznek ilyen nagy fekete lyukak. Miután ezek az óriások létrejöttek, tömeget gyűjtenek össze a körülöttük lévő porból és gázokból, amelyek bőségesen előfordulnak a galaxisok közepén, lehetővé téve számukra, hogy még hatalmasabb méretűre növekedjenek.
A szupermasszív fekete lyukak több száz vagy több ezer apró fekete lyuk összeolvadásának az eredménye. A nagy gázfelhők is felelősek lehetnek, amelyek összeomlanak és gyorsan felszaporodnak a tömegek. A harmadik lehetőség egy csillaghalmaz összeomlása, egy csillagcsoport összeomlása. Negyedszer, szupermasszív fekete lyukak keletkezhetnek nagy sötét anyaghalmazokból. Ez egy olyan anyag, amelyet más tárgyakra gyakorolt gravitációs hatása révén figyelhetünk meg; azt azonban nem tudjuk, hogy miből áll a sötét anyag , mert nem bocsát ki fényt és nem is lehet közvetlenül megfigyelni.
Köztes fekete lyukak
A tudósok egykor azt hitték, hogy a fekete lyukak csak kis és nagy méretben léteznek, de a kutatás feltárta annak lehetőségét, hogy közepes vagy közepes méretű fekete lyukak (IMBH) létezhetnek. Ilyen testek akkor keletkezhetnek, amikor egy halmazban lévő csillagok láncreakcióban ütköznek. Több ilyen, ugyanabban a régióban kialakuló IMBH végül összeeshet egy galaxis közepén, és szupermasszív fekete lyukat hozhat létre.
2014-ben a csillagászok egy közepes tömegű fekete lyukat találtak egy spirálgalaxis karjában . 2021-ben pedig a csillagászok kihasználtak egy ősi gammasugár-kitörést , hogy észleljenek egyet.
"A csillagászok nagyon keresték ezeket a közepes méretű fekete lyukakat" - mondta Tim Roberts, a tanulmány társszerzője, az Egyesült Királyság Durhami Egyetemének munkatársa .(új lapon nyílik meg). "Voltak utalások arra, hogy léteznek, de az IMBH-k úgy viselkedtek, mint egy rég elveszett rokon, akit nem érdekel, hogy megtalálják."
A 2018 -as kutatások azt sugallták, hogy ezek az IMBH-k a törpegalaxisok (vagy nagyon kicsi galaxisok) szívében létezhetnek. 10 ilyen galaxis megfigyelése (amelyek közül öt a tudomány előtt a legutóbbi felmérés előtt ismeretlen volt) a fekete lyukakban gyakori röntgenaktivitást mutatott ki, ami 36 000-316 000 naptömegű fekete lyukak jelenlétére utal. Az információ a Sloan Digital Sky Survey-től származik, amely körülbelül 1 millió galaxist vizsgál, és képes észlelni azt a fajta fényt, amely gyakran megfigyelhető a közeli törmeléket felszedő fekete lyukakból.
Bináris fekete lyukak: kettős baj
Művész illusztrációja egy szupermasszív fekete lyukról egy kísérő fekete lyukkal körülötte.
Művész illusztrációja egy szupermasszív fekete lyukról egy kísérő fekete lyukkal körülötte. (Kép jóváírása: Caltech-IPAC)
2015-ben a csillagászok a Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) segítségével gravitációs hullámokat észleltek az egyesülő csillagok fekete lyukaiból.
David Shoemaker, a LIGO Tudományos Együttműködés (LSC) szóvivője: „További megerősítést kaptunk a 20 naptömegnél nagyobb csillagtömegű fekete lyukak létezésére vonatkozóan – ezek olyan objektumok, amelyek létezéséről nem tudtunk, mielőtt a LIGO észlelte őket. , áll a közleményben(új lapon nyílik meg). A LIGO megfigyelései betekintést nyújtanak abba is, hogy a fekete lyuk milyen irányban forog. Mivel két fekete lyuk spirálisan körbefut egymás körül, ugyanabba az irányba, vagy ellenkező irányba is foroghatnak.
Két elmélet létezik a bináris fekete lyukak kialakulásáról. Az első azt sugallja, hogy a két fekete lyuk bináris formában körülbelül egy időben, két csillagból, amelyek együtt születtek és körülbelül egy időben haltak meg robbanásszerűen. A kísérőcsillagok forgásiránya megegyezett volna egymással, így a hátramaradt két fekete lyuk is az lett volna.
A második modell szerint a csillaghalmazban lévő fekete lyukak a halmaz közepébe süllyednek, és párosulnak. A LIGO Scientific Collaboration szerint ezeknek a társaknak véletlenszerű forgásirányuk van egymáshoz képest . A LIGO megfigyelései a kísérő fekete lyukakról, amelyek különböző spin-orientációval rendelkeznek, erősebb bizonyítékot szolgáltatnak erre a képződéselméletre.
"Elkezdünk valódi statisztikákat gyűjteni a bináris fekete lyukrendszerekről" - mondta Keita Kawabe, a LIGO tudósa, a Caltech munkatársa, aki a LIGO Hanford Obszervatóriumban dolgozik. "Ez azért érdekes, mert a fekete lyukak bináris képződésének egyes modelljeit még most is előnyben részesítik a többiekkel szemben, és a jövőben ezt tovább szűkíthetjük."
FEKETE LYUK TÉNYEK
Ha egy fekete lyukba zuhansz, az elmélet régóta azt sugallja, hogy a gravitáció spagettiként nyújtana ki, bár a halálod azelőtt jönne, hogy elérnéd a szingularitást. De egy 2012-es tanulmány a Nature folyóiratban jelent meg(új lapon nyílik meg) azt sugallta, hogy a kvantumhatások hatására az eseményhorizont úgy viselkedik, mint egy tűzfal, amely azonnal halálra éget.
A fekete lyukak nem szívnak. A szívást az okozza, hogy valamit vákuumba húzunk, ami a hatalmas fekete lyuk határozottan nem az. Ehelyett a tárgyak éppen úgy esnek beléjük, mint bármi felé, ami gravitációt fejt ki, például a Föld felé.
Az első fekete lyuknak tekintett objektum a Cygnus X-1 . A Cygnus X-1 egy 1974-es baráti fogadás tárgya volt Stephen Hawking és Kip Thorne fizikustársa között , és Hawking arra fogadott, hogy a forrás nem egy fekete lyuk. 1990-ben Hawking elismerte vereségét.
A miniatűr fekete lyukak közvetlenül az Ősrobbanás után keletkezhettek . A gyorsan táguló világűr egyes régiókat apró, sűrű fekete lyukakká préselhetett, amelyek a Napnál kisebb tömegűek.
Ha egy csillag túl közel halad a fekete lyukhoz, a csillag szétszakadhat(új lapon nyílik meg).
A csillagászok becslése szerint a Tejútrendszerben 10 millió és 1 milliárd csillag közötti fekete lyuk található, amelyek tömege körülbelül háromszorosa a Nap tömegének.
A fekete lyukak továbbra is nagyszerű táplálékként szolgálnak a sci-fi könyvek és filmek számára. Nézze meg az " Interstellar " című filmet, amely nagymértékben támaszkodott Thorne-ra, hogy beépítse a tudományt. Thorne a film speciális effektusokkal foglalkozó csapatával végzett munkája révén a tudósok jobban megértették , hogyan jelenhetnek meg a távoli csillagok egy gyorsan forgó fekete lyuk közelében.
TOVÁBBI FORRÁSOK
Merüljön el mélyebben a fekete lyukak rejtélyében(új lapon nyílik meg)a NASA Science-szel. Nézzen meg videókat és olvasson többet a fekete lyukakról(új lapon nyílik meg)a NASA Hubblesite-ről. Tudjon meg többet a fekete lyukakról(új lapon nyílik meg)a Nemzeti Tudományos Alapítvánnyal.
BIBLIOGRÁFIA
Hubblesite: Fekete lyukak: A gravitáció könyörtelen húzása interaktív(új lapon nyílik meg): Enciklopédia. STScI Kezdőlap. Letöltve: 2022. május 6.
NASA. Képzeld el az univerzumot!(új lapon nyílik meg)NASA. Letöltve: 2022. május 6.
Boen, B. ( 2013, augusztus 29(új lapon nyílik meg)). Szupermasszív fekete lyuk Sagittarius A*. NASA. Letöltve: 2022. május 6.
A NASA Chandra érdekes tagjára bukkant a Black Hole családfában.(új lapon nyílik meg)Chandra X-ray Obszervatórium. (2015, február 25.). Letöltve: 2022. május 6.