Mõistus puhutud
Kas universumis on midagi võõramat kui mustad augud? Need veidrad gravitatsioonilised koletised ei vääna ainult ruumi ja aega; lihtsalt nende peale mõtlemine venitab ja painutab ka inimeste kujutlusvõimet. Ja lisaks kõigile mõistlikele omadustele, millest olete ehk kuulnud - nende uhke mass, nende uskumatult väike suurus -, mustadel aukidel on tonni veelgi võõrapärasemaid omadusi, mis on vähem tuntud. Heidame pilgu nende kosmiliste veidruste kõige hämmastavamatele omadustele ja teoreetilistele võimalustele.
Mustadel aukutel võivad olla juuksed
1960. aastatel soovitas füüsik John Wheeler, et mustad augud "ei oma juukseid", mis tähendab, et iga konkreetset kosmilist eset sai oma vendadest eristada ainult keerutuse, nurkkiiruse ja massiga. Igasugust eristavat teavet musta augu kohta peetakse "juukseks" ja arvatakse, et see kaob musta augu läbitungimatu sündmuse horisondi taha, mis on musta augu ümbritsev piir, millest ületamata midagi, sealhulgas valgus, ei pääse.
Kuni 2016. aastani, kui kuulus füüsik Stephen Hawking tegi ettepaneku, et mustad augud sportiksid tegelikult kummituslikest, nullienergiaga osakestest koosnevasse külluslikku soengut ja et see karvane aglomeratsioon sisaldab teavet musta augu kulunud materjali kohta. Seda hüpoteesi ei ole tõestatud, kuid see võib aidata lahendada pikaajalise paradoksi selle kohta, mis juhtub musta augu jälje alla sattunud gaasi ja tolmuga.
Mustad augud tekitavad purskkaevud
Miski peaks väidetavalt pääsema musta augu võimsast gravitatsioonilisest haardest. Kuid see kehtib ainult materjali kohta, mis on augu äärele eriti lähedale jõudnud. Paljud mustad augud on tegelikult ümbritsetud gaasi- ja tolmuvoogudest, mis tiirlevad augu ümber, nagu vesi kanalisatsiooni. Selle materjali hõõrdumine tekitab soojust, mis tekitab gaasis ja tolmus kloppimise, tormilaadsed struktuurid. Värskeimad tähelepanekud viitavad sellele, et see liikumine tekitab ka sisemisi ainekolonne ümbritsevaid kaarrõngaid, mis lasevad otse õhku ja sarnanevad tugevalt purskkaevudega.
Mustad augud võivad aurustuda
Kvantmehaanika on osakeste jaoks veel üks võimalus mustast august väljuda. Teooria kohaselt vilguvad subatomaatiliste osakeste paarid mustanahaliste sündmuste horisondi ümbruses pidevalt olemasolust välja ja välja. Nii sageli joondatakse konfiguratsioon täpselt õigesti, et üks partneritest satuks musta auku. Osakese identne kaaslane lükatakse siis ülikiirel kiirusel minema, röövides pisikese energiaga musta augu. Pärast fenomeni avastanud Stephen Hawkingi tulemuseks on nn Hawkingi kiirgus. Kuna energia võrdub massiga, võib see protsess põhjustada musta augu kahanemise ja pika aja jooksul aurustuda.
Mustad augud võivad olla ümbritsetud tuleseinaga
Üks Hawkingi kiirguse probleeme on see, et see põhjustab füüsikutele pettumusi. Selle kiirguse tekitatud subatomilised osakesed on takerdunud, mis tähendab, et ühega toimuv on kohe tunda teise poolt. Mida tunneb see partner, kes ei sattunud musta auku, kui tema kaaslane purustatakse lõpmata tihedasse punkti? Keegi ei tea. Üks teooria väidab, et must auk takistab osakeste takerdumist - tulemus, mis kvantmehaanika seaduste kohaselt annaks hullu energiat. See omakorda tähendaks, et kõik mustad augud on ümbritsetud tulede seintega.
Must auk võib teabe rüseluse alla minna või mitte
Mustade aukude purustavat massi on raske ruudukujuliseks pidada kvantmehaanika seadustega, mis kinnitavad, et osakeste kohta käivat teavet ei saa kunagi hävitada. Kuid materjal, mis libiseb musta augu servast kaugemale, peaks universumile igaveseks kaduma. Seda nõnda tuntakse musta augu teabe paradoksina; resolutsioon on teadlastest seni kõrvale hoidnud. Värskeimad uuringud näitavad, et musta auku sekkuv teave võidakse Hawkingi kiirguse kaudu väljuvatele osakeste partneritele edastada; lõplikku vastust sellele paradoksile pole siiski leitud.
Mustad augud võivad olla tumedad ained
Vahetult pärast Suurt Pauku oleks universum pidanud tekitama hulgaliselt pisikesi musti auke. Kuna need omadused oleksid massiivsed objektid, mis ei eralda valgust, on mõned füüsikud oletanud, et need ürgsed mustad augud võivad moodustada tumeda aine - selle salapärase materjali, millest suurem osa kosmoses paiknevast ainest koosneb. Kuid idee on vastuoluline, arvestades Laserinterferomeetri gravitatsiooniliste lainete vaatluskeskuse (LIGO) andmeid, et välistatud on universum, mis on täidetud paljude miinuskraadide mustade aukudega. Võib-olla varitsevad seal endiselt keskmise suurusega mustad augud, ehkki vaatluste kohaselt moodustavad need tumedast ainest kõige rohkem 1–10%.
Küsimus võib tulevikus rännata musta auku
Mustad augud satuvad lõpmatusprobleemi - musta augu mass purustatakse lõpmata tihedaks punktiks, mis on lõpmata väike. Füüsiliselt pole sellel mingit mõtet, nii et teadlased on otsinud alternatiivseid raamistikke, et saada käepide mustadele aukudele. Üks ettepanek on tuntud kui kvant-silmusgravitatsioon, mis viitab sellele, et aegruumi kangas on musta augu keskpunkti lähedal tugevalt kõverdatud. Selle tulemuseks oleks osa augu laienemine tulevikku, mis tähendab, et selle sisse imetud aeg rändab edasi. Siiani on see meelt laiendav idee teoreetiline.
Teadlased võisid teisest universumist leida mustad augud
Üks väga vastuoluline tähelepanek viitab sellele, et meie universum on hilinenud. Varasemad universumid oleksid võinud eksisteerida enne meie oma ja need oleksid sisaldanud mustaid auke. Silmapaistev Oxfordi ülikooli matemaatikafüüsik Roger Penrose on väitnud, et kosmiline taustakiirgus - Suure Paugu energeetiline reliikvia - sisaldab nende mustade aukude jäljendeid juba varasemast ajast. Teised teadlased on väitnud, et Penrose'i andmed pole midagi muud kui juhuslik müra, kuid võimalus jääb siiski intrigeerivaks.
Peagi on meil mustast august pilt
Mõne päeva pärast on füüsikud valmis vabastama esmakordselt musta augu kujutise. See ülivõimas metsaline varitseb meie Linnutee galaktika keskmes; Event Horizon Teleskoobi eesmärk on olnud selle foto jäädvustamine. See instrument on tegelikult üle kogu Maa paiknev raadioteleskoopide võrk, mis on ühendanud oma jõud, et suumida galaktikakeskusele lähemale kui kunagi varem. Teleskoop peaks olema võimeline märkama musta augu varju kogu ümbritseva materjali ümber ning pilte oodatakse 10. aprillil.
