Prāts izpūstas
Vai Visumā ir kaut kas svešāks par melnajiem caurumiem? Šīs savādās, gravitācijas briesmoņi ne tikai deformē vietu un laiku; tikai domāšana par viņiem izstiepj un saliek arī cilvēku iztēli. Kopā ar visām prātojošajām īpašībām, par kurām jūs, iespējams, esat dzirdējis, - viņu brīnišķīgajai masai, neticami mazajam izmēram - melnajiem caurumiem ir tonnas vēl vairāk svešzemju īpašību, kuras ir mazāk pazīstamas. Mēs apskatīsim dažas no visapbrīnojamākajām īpašībām un teorētiskajām iespējām attiecībā uz šīm kosmiskajām dīvainībām.
Melnajos caurumos varētu būt mati
Sešdesmitajos gados fiziķis Džons Vellers ierosināja, ka melnajiem caurumiem "nav matu", kas nozīmē, ka katru konkrēto kosmisko priekšmetu no brāļiem varēja atšķirt tikai ar tā griešanos, leņķisko impulsu un masu. Jebkura cita atšķirīga informācija par melno caurumu tiek uzskatīta par “matiem”, un tiek uzskatīts, ka tā pazūd aiz melnā cauruma necaurlaidīgā notikumu horizonta - robežas ap melno caurumu, no kura nevar izkļūt nekas, ieskaitot gaismu.
Apgriezts līdz 2016. gadam, kad slavenais fiziķis Stefans Hawkings ierosināja, ka melnie caurumi patiesībā veido pārpilnu frizūru, kas izgatavota no spokainām, nulles enerģijas daļiņām, un ka šajā hirsute aglomerācijā ir informācija par melnā cauruma patērēto materiālu. Šī hipotēze nav pierādīta, taču tā varētu palīdzēt atrisināt ilgstošu paradoksu par to, kas notiek ar gāzi un putekļiem, kas iekrituši melnā cauruma zīmē.
Melnie caurumi rada strūklakas
Domājams, ka nekas nevar izbēgt no melnā cauruma jaudīgā gravitācijas tvēriena. Bet tas attiecas tikai uz materiālu, kas ir nokļuvis ārkārtīgi tuvu urbuma malai. Daudzus melnos caurumus patiesībā ieskauj gāzes un putekļu plūsmas, kas riņķo ap caurumu, līdzīgi kā ūdens, kas tek kanalizācijā. Berze šajā materiālā rada siltumu, kas gāzēs un putekļos rada sakuļojošas, vētrām līdzīgas struktūras. Jaunākie novērojumi liecina, ka šī kustība rada arī lokveida gredzenus, kas ieskauj matērijas iekšējās kolonnas, un tas tieši izšauj gaisā, ļoti atgādinot strūklakas.
Melnie caurumi var iztvaikot
Kvantu mehānika ir vēl viens veids, kā daļiņām izkļūt no melnā cauruma. Saskaņā ar teoriju, subatomisko daļiņu pāri nepārtraukti mirgo un eksistē ārpus melnā cauruma notikumu horizonta. Tik bieži konfigurācija tiek izlīdzināta pareizajā veidā, lai kāds no partneriem iekristu melnajā caurumā. Pēc tam daļiņu identiskais līdzgaitnieks tiek izdzīts ļoti lielā ātrumā, aplaupot niecīgu enerģijas daudzumu melnajā caurumā. Tas rada tā saukto Hokinga starojumu pēc Stefana Hokinga, kurš atklāja šo parādību. Tā kā enerģija ir vienāda ar masu, šis process faktiski var izraisīt melnā cauruma saraušanos un galu galā iztvaikot.
Melnos caurumus var ieskauj uguns siena
Viena no Hawkinga radiācijas problēmām ir tā, ka tā rada satraukumu fiziķiem. Subatomiskās daļiņas, ko rada šis starojums, ir sapinušās, tas nozīmē, ka tas, kas notiek ar vienu, to tūlīt izjūt otrs. Tātad, ko jūt partneris, kurš neiekrita melnajā caurumā, kad tā līdzgaitnieks tiek saspiests bezgalīgi blīvā vietā? Neviens nezin. Viena teorija uzskata, ka melnais caurums novērš daļiņu saķeršanos, un rezultāts - saskaņā ar kvantu mehānikas likumiem - radītu neprātīgu enerģijas daudzumu. Tas, savukārt, nozīmētu, ka visus melnos caurumus ieskauj grilējošas uguns sienas.
Melnais caurums var sašifrēt informāciju, vai ne
Melno caurumu saspiešanas masu ir grūti sadalīt kvadrātā saskaņā ar kvantu mehānikas likumiem, kas uzskata, ka informāciju par daļiņām nekad nevar iznīcināt. Bet materiālam, kas slīd pāri melnā cauruma malai, vajadzētu mūžīgi pazust Visumam. Šis mīkla ir pazīstams kā melnā cauruma informācijas paradokss; līdz šim zinātnieki ir izvairījušies no rezolūcijas. Jaunākie pētījumi liecina, ka informāciju, kas nokļūst melnajā caurumā, varētu nodot izejošajiem daļiņu partneriem Hokinga starojumā; tomēr galīgā atbilde uz šo paradoksu nav atrasta.
Melnie caurumi varētu būt tumšā viela
Neilgi pēc lielā sprādziena Visumam vajadzēja radīt daudzus sīkus melnus caurumus. Tā kā šīs pazīmes būtu masīvi objekti, kas neizstaro gaismu, daži fiziķi ir domājuši, ka šie pirmatnējie melnie caurumi varētu būt par tumšo matēriju - šo noslēpumaino materiālu, no kura ir izgatavots lielais vairums vielas kosmosā. Bet šī ideja ir diskutabla, ņemot vērā, ka no lāzera interferometra gravitācijas viļņu novērošanas centra (LIGO) dati ir izslēguši Visumu, kas piepildīts ar daudziem maziem melnajiem caurumiem. Iespējams, ka tur joprojām slēpjas vidēja lieluma melnie caurumi, lai gan novērojumi liecina, ka tie tikai veido 1% līdz 10% tumšās vielas.
Jautājums nākotnē var nokļūt melnā caurumā
Melnie caurumi nonāk līdz bezgalības problēmai - melnā cauruma masa tiek saspiesta līdz bezgalīgi blīvam punktam, kas ir bezgala mazs. Fiziski tam nav jēgas, tāpēc pētnieki ir meklējuši alternatīvus ietvarus, lai iegūtu rokturi uz melnajiem caurumiem. Viens priekšlikums ir pazīstams kā kvantu cilpas gravitācija, kas liek domāt, ka telpas-laika audums ir ļoti stipri izliekts netālu no melnā cauruma centra. Tā rezultātā daļa cauruma nonāktu nākotnē, kas nozīmē, ka matērijas iesūkšanās tajā laikā virzītu uz priekšu. Pagaidām šī prātu paplašinošā ideja joprojām ir teorētiska.
Iespējams, ka zinātnieki pamanīja melnus caurumus no cita Visuma
Viens ļoti pretrunīgi vērtēts novērojums liek domāt, ka mūsu Visums ir novēlots dalībnieks. Agrākie Visumi varētu būt pastāvējuši pirms mūsu vidus, un tajos būtu bijuši melnie caurumi. Ievērojamais Oksfordas universitātes matemātiskais fiziķis Rodžers Penrozs ir apgalvojis, ka kosmiskais fona starojums - enerģētiskā relikvija no Lielā sprādziena - satur šo melno caurumu nospiedumus no pirms laika. Citi zinātnieki ir apgalvojuši, ka Penrose dati nav nekas cits kā nejaušs troksnis, taču iespēja joprojām ir intriģējoša.
Drīz mums būs melnā cauruma attēls
Dažu dienu laikā fiziķi ir nolēmuši atbrīvot pirmo reizi redzēto melnā cauruma attēlu. Šis supermasīvs zvērs slēpjas mūsu Piena ceļa galaktikas centrā; Notikuma horizonta teleskopa mērķis ir saglabāt fotoattēlu. Šis instruments faktiski ir globālais radioteleskopu tīkls pa visu Zemi, kuri ir apvienojuši savas spējas tuvināties galaktikas centram nekā jebkad agrāk. Teleskopam jāspēj pamanīt melnā cauruma ēnu visā tā apkārtnē, un attēli gaidāmi 10. aprīlī.
