Razumevanje uma
Je v vesolju kaj bolj neznanega kot črne luknje? Te bizarne, gravitacijske pošasti ne preskakujejo le prostora in časa; samo razmišljanje o njih se razteza in upogiba tudi domišljijo ljudi. In skupaj z vsemi osupljivimi lastnostmi, ki ste jih morda slišali - njihova izjemna masa, neverjetno majhna velikost - črne luknje imajo še toliko bolj čudnih lastnosti, ki so manj poznane. Oglejmo si nekatere najbolj osupljive značilnosti in teoretične možnosti v zvezi s temi kozmičnimi nenavadnostmi.
Črne luknje imajo lahko lase
V šestdesetih letih prejšnjega stoletja je fizik John Wheeler predlagal, da črne luknje "nimajo dlak", kar pomeni, da je vsak posamezen kozmični predmet mogoče razlikovati od svojih bratov po vrtenju, kotnem zagonu in masi. Vsi drugi različni podatki o črni luknji se štejejo za "lase" in mislijo, da izginejo za neprehodnim horizontom črne luknje, mejo okoli črne luknje, mimo katere ne more uiti nič, vključno s svetlobo.
Odsekano v letu 2016, ko je slavni fizik Stephen Hawking predlagal, da črne luknje dejansko obilujejo frizuro, ki je narejena iz duhovitih, ničelnih energijskih delcev in da ta aglomeracija hirsuta vsebuje podatke o materialu, ki ga je črna luknja porabila. Ta hipoteza ni bila dokazana, vendar bi lahko pomagala rešiti dolgoletni paradoks o dogajanju s plinom in prahom, ki je padel v črevo črne luknje.
Črne luknje proizvajajo fontane
Nič ne bi mogel rešiti močnega gravitacijskega oprijema črne luknje. Vendar to velja samo za material, ki je izredno blizu roba luknje. Številne črne luknje so pravzaprav obdane s tokovi plina in prahu, ki se krožijo okoli luknje, kot voda, ki se spušča v odtok. Trenje v tem materialu ustvarja toploto, kar ustvarja vrtinčenje, nevihto strukturo v plinu in prahu. Nedavna opažanja kažejo, da to gibanje ustvarja tudi luknjaste obroče, ki obdajajo notranje stebre snovi, ki streljajo naravnost v zrak, močno spominjajo na vodnjake.
Črne luknje lahko izhlapijo
Kvantna mehanika zagotavlja še en način, da delci uidejo iz črne luknje. Po teoriji pari subatomskih delcev nenehno utripajo v obzorju črne luknje in izstopajo iz njega. Vsako tolikokrat je konfiguracija poravnana na pravilen način, da eden od partnerjev pade v črno luknjo. Identični sodelavec delcev se nato z izjemno veliko hitrostjo poganja v črno luknjo. To ustvarja tisto, kar je znano kot Hawkingova sevanja, po Stephen Hawkingu, ki je odkril pojav. Ker je energija enaka masi, lahko ta postopek dejansko povzroči krčenje črne luknje in sčasoma izhlapi v dolgih obdobjih.
Črne luknje so lahko obdane z ognjenim zidom
Ena od težav s Hawkingovim sevanjem je ta, da povzroča zmede fizikom. Subatomski delci, ki jih povzroča to sevanje, so zapleteni, kar pomeni, da se to, kar se zgodi enemu, takoj občuti drugo. Torej, kaj čuti partner, ki ni padel v črno luknjo, ko se njegov sodelavec stisne v neskončno gosto točko? Nihče ne ve. Ena teorija trdi, da črna luknja prekriva zaplete delcev, rezultat, ki bi - po zakonih kvantne mehanike - ustvaril neumno količino energije. To bi pomenilo, da so vse črne luknje obdane z ognjevitimi stenami.
Črna luknja bi lahko premešala informacije ali ne
Težko je zdrobiti maso drobljenja črnih lukenj z zakoni kvantne mehanike, ki menijo, da informacij o delcih nikdar ne moremo uničiti. Toda material, ki zdrsne čez rob črne luknje, bi moral postati za vedno izgubljen v vesolju. Ta prevod je znan kot paradoks informacij o črni luknji; resolucija se je znanstvenikom do danes izognila. Nedavne raziskave kažejo, da bi se lahko informacije, ki bi se ujele v črno luknjo, posredovale odhajajočim partnerjem iz delcev v Hawkingovi sevanju; vendar do tega paradoksa ni bilo dokončnega odgovora.
Črne luknje bi lahko bile temna snov
Kmalu po velikem udaru bi moralo vesolje ustvariti množico drobnih črnih lukenj. Ker bi bile te lastnosti masivni predmeti, ki ne oddajajo svetlobe, so nekateri fiziki domnevali, da bi te prvinske črne luknje lahko predstavljale temno snov, skrivnostni material, iz katerega je sestavljena velika večina snovi v kozmosu. Toda ideja je sporna, glede na to, da so podatki Laser Interferometer Gravitacijsko-valovni observatorij (LIGO) izključili vesolje, napolnjeno s številnimi črnimi luknjami. Morda se tam še vedno skrivajo črne luknje srednje velikosti, čeprav opažanja kažejo, da bi le v največ 1% do 10% temne snovi.
Materija lahko potuje v prihodnost v črno luknjo
Črne luknje naletijo na problem neskončnosti - masa črne luknje se zdrobi na neskončno gosto točko, ki ima neskončno majhne velikosti. Fizično to nima nobenega smisla, zato so raziskovalci iskali alternativne okvire, da bi se dokopali črnih lukenj. En predlog je znan kot gravitacija kvantne zanke, kar kaže na to, da je tkanina prostora-časa zelo močno ukrivljena blizu središča črne luknje. To bi povzročilo, da se bo del luknje razširil v prihodnost, kar pomeni, da bi se zadeva, ki se sesuje vanj, čas potovala naprej. Zaenkrat ta miselno razširjajoča ideja ostaja teoretična.
Znanstveniki so morda opazili črne luknje iz drugega vesolja
Ena zelo kontroverzna ugotovitev kaže, da je naše vesolje pozno. Prej vesolji bi morda obstajali pred našim in bi vsebovali črne luknje. Ugledni matematični fizik z univerze Oxford Roger Penrose je trdil, da kozmično sevanje ozadja - energična relikvija iz Velikega poka - vsebuje odtise teh črnih lukenj iz preteklosti. Drugi znanstveniki trdijo, da Penroseovi podatki niso nič drugega kot naključni hrup, možnost pa ostaja zanimiva.
Kmalu bomo imeli sliko črne luknje
V nekaj dneh bodo fiziki pripravljeni objaviti prvo sliko črne luknje. Ta supermasivna zver leži v središču naše galaksije Mlečna pot; njegov posnetek fotografije je bil cilj teleskopskega teleskopa Event. Ta instrument je pravzaprav globalno omrežje radijskih teleskopov po vsej Zemlji, ki so združili svoje moči za približevanje bližje galaktičnemu središču kot kdajkoli prej. Teleskop bi moral biti sposoben opaziti senco črne luknje po njenem materialu, ki ga obdaja, slike pa naj bi se pojavile 10. aprila.
