دانشمندانی که مطالعه می کنند سیاه چاله ها آنها می توانند مطمئن باشند که حوزه کاری آنها سال به سال اکتشافات شگفت انگیز و حیرت انگیزی خواهد داشت. و سال 2021 نیز از این قاعده مستثنی نبود، با بسیاری از نتایج جدید هیجان انگیز برای این حیوانات گرانشی عجیب. در اینجا به جذاب ترین اکتشافات سیاهچاله ها در سال جاری و اینکه چگونه آنها درک ما از جهان را توسعه داده اند نگاه خواهیم کرد.
سریعترین سیاهچاله در حال چرخش
حتی سیاه‌چاله‌هایی که به بهترین وجه مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، هنوز شگفت‌انگیز هستند. در ماه فوریه، فیزیکدانان برآوردهای خود را از خواص هیولای فضایی که در قلب سیستم Cygnus X-1 قرار دارد، تجدید نظر کردند، که همچنین اولین سیاهچاله ای است که تا کنون تایید شده است. سیاهچاله Cygnus X-1 که در ابتدا نزدیک به 60 سال پیش کشف شد، 50 درصد بزرگتر از آنچه قبلا تصور می شد، 21 برابر بزرگتر از خورشید و چرخش بسیار نزدیک به سرعت نور است و رکورد جدیدی را برای سیاهی ثبت کرده است. چرخش سوراخ سیاهچاله موجود در Cygnus X-1 حدود 7200 سال نوری از ما فاصله دارد و به آرامی در حال جذب یک ستاره همراه غول آبی است که به محققان بینش جدیدی در مورد چنین فرآیندهایی می دهد.
ادامه مطلب: ستاره شناسان سریع ترین سیاهچاله در حال چرخش را کشف کردند
ستاره اسپاگتی دیده و شبیه سازی شده است
هنگامی که ستاره ای بیش از حد به لبه سیاهچاله سرگردان می شود، نیروهای گرانشی آن را به رشته های بلندی تبدیل می کنند که به دام سیاهچاله مکیده می شوند. این فرآیند که به "spagetification" معروف است، با گرم شدن مواد ستاره ای در اثر اصطکاک، نور تولید می کند که به اخترشناسان اجازه می دهد تا این عمل وحشتناک را با تمام درخشش خود ثبت کنند. در ماه مه، محققان برای اولین بار ستاره ای را مشاهده کردند که به این شکل توسط سیاهچاله ای به وزن حیرت آور 30 میلیون برابر خورشید در مرکز کهکشانی در فاصله 750 میلیون سال نوری قرار گرفته و بلعیده شده بود. زمین. این مشاهدات علاوه بر ثبت داده های مهم در مورد اسپاگت سازی، به دانشمندان کمک کرد یک تجسم شگفت انگیز ایجاد کنید جذب ستاره
ادامه مطلب: ستاره بخت برگشته توسط یک سیاهچاله "اسپاگت شد". و ستاره شناسان برای اولین بار از نمایش خونین فیلم گرفتند.
LIGO ثابت می کند که هاوکینگ درست می گوید
در ژوئن، محققان رصدخانه امواج گرانشی با تداخل سنج لیزری (LIGO) دو سیاهچاله غول پیکر را مشاهده کردند که در یک سیاهچاله ادغام شدند و امواج را در بافت آن تجزیه و تحلیل کردند. فضا زمان امواج گرانشی نامیده می شوند که زمانی ایجاد می شوند که سیاهچاله ها با سرعت زیاد به سمت یکدیگر حرکت می کنند. آنها دریافتند که سطح حاصل از یک سیاهچاله بزرگتر از دو مورد اول است. این یافته‌ها علاوه بر ارائه داده‌های باورنکردنی، به اثبات حدس سال 1971 استیون هاوکینگ، اخترفیزیک‌دان بریتانیایی، معروف به قضیه منطقه سیاهچاله کمک می‌کند. این قضیه بیان می کند که غیرممکن است که مساحت سطح سیاهچاله در طول زمان کاهش یابد، قانونی که هاوکینگ با استفاده از نظریه عمومی اینشتین به دست آورد. نسبیت و همچنین درک او از آنتروپی. اگرچه نتایج یک پیروزی برای هاوکینگ بود، اما فیزیکدانان را با سردرد مواجه کرد. مطابق با مکانیک کوانتومی، سیاهچاله ها باید قادر به انقباض و تبخیر باشند، بنابراین مشخص نیست که چگونه می توان این را با قانون هاوکینگ مقایسه کرد که سطح سطح آنها همیشه باید افزایش یابد.
ادامه مطلب: نظریه معروف استیون هاوکینگ درباره سیاهچاله ها تایید شد
ادغام یک سیاهچاله و یک ستاره نوترونی
LIGO تعدادی اکتشاف سیاهچاله داشت که باید در ماه ژوئن ارائه می کرد، زمانی که محققانی که با این تاسیسات کار می کردند گفتند که برای اولین بار متقاعد شدند که سیاهچاله ها را با اجرام فشرده ای به نام ادغام دیده اند. جدیدتیستاره های رون. همراه با سیاهچاله ها، ستارگان نوترونی یک نتیجه نهایی بالقوه در مرگ یک ستاره پرجرم هستند، زمانی که ستاره مانند یک ابرنواختر منفجر شود و بقایایی از خود به جای بگذارد. در حالی که LIGO قبلاً نشانه هایی از ادغام بالقوه یک سیاهچاله و یک ستاره نوترونی دیده بود، تنها در این سال بود که دو سیگنال به طور قطعی ثابت کردند که چنین ادغام هایی در حال وقوع است. هر دو اکتشاف در ژانویه 2020 با تقریباً 10 روز اختلاف انجام شد. اولی شامل سیاهچاله ای تقریباً شش برابر جرم خورشید بود که یک ستاره نوترونی یک و نیم برابر جرم خورشید را جذب می کرد، در حالی که دومی شامل سیاهچاله ای تقریباً نه برابر جرم خورشید و یک ستاره نوترونی تقریباً دو برابر خورشید بود. جرم خورشید . .
ادامه مطلب: دانشمندان برای اولین بار سیاهچاله ای را مشاهده کردند که یک ستاره نوترونی را در خود فرو می برد
سیاهچاله اولیه طوفانی به پا می کند
تقریباً تمام کهکشان‌های شناخته شده دارای یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز خود هستند، که نشان می‌دهد ارتباط نزدیکی بین دو شکل‌گیری فضایی وجود دارد. اما دانشمندان هنوز نمی دانند سیاهچاله چگونه بر میزبان کهکشانی خود تأثیر می گذارد. تحقیقات منتشر شده در ژوئن نشان می دهد که بادهای پرسرعت از کهکشانی با قدمت 13 میلیارد سال، تقریباً به قدمت خود کیهان، خارج می شوند. این اولین نمونه از بادهای کهکشانی است که از سیاهچاله های کلان پرجرم در حالی که گاز و غبار محیط را مصرف می کنند فوران می کند. علاوه بر این، بادهای قوی - که تقریباً با سرعت 1.1 میلیون مایل در ساعت (1.8 میلیون کیلومتر در ساعت) حرکت می کنند - به اندازه کافی سریع حرکت می کنند تا مواد را در سراسر کهکشان به حرکت درآورند و احتمالاً از تشکیل ستاره جلوگیری می کنند. این نشان می دهد که کهکشان ها و سیاهچاله های آنها رابطه ای قدیمی و بسیار نزدیک دارند.
ادامه مطلب: دانشمندان متوجه اولین "طوفان" سیاهچاله بزرگ شناخته شده شدند.
پژواک نور ثابت می کند که اینشتین حق دارد
استیون هاوکینگ تنها کسی نبود که امسال برنده سیاهچاله شد. در ماه جولای، ستاره شناسان عکس گرفتند اشعه ایکس این سیاهچاله در مرکز یک کهکشان مارپیچی به نام Zwicky در فاصله 1.8 میلیارد سال نوری از ما مشتعل شده است. محققان نه تنها نوری را یافتند که از جلوی سیاهچاله می‌آمد، بلکه توانستند پژواک‌های عجیبی از نور را که در ابتدا نمی‌توانستند نشان دهند، پیدا کردند. معلوم شد که آنها از پشت سیاهچاله سرچشمه گرفته اند، به این معنی که موجودیت عظیم تار و پود فضا-زمان را چنان تحریف می کند که نور از یک طرف سیاهچاله به سمت دیگر کشیده می شود. این فرآیند دقیقاً همان چیزی است که از نظریه نسبیت عام اینشتین انتظار می رود، اما هنوز به طور قطعی کشف نشده است.
ادامه مطلب: نوری که در پشت یک سیاهچاله برای اولین بار مشاهده شد، ثابت کرد که حق با انیشتین بود
بیگانگان می توانند از قدرت سیاه چاله استفاده کنند
دانشمندان فراتر از حدس و گمان نیستند، تا زمانی که فرضیات آنها بر اساس داده های مرتبط باشد. در ماه اوت، تیمی از ستاره شناسان در تایوان پیشنهاد کردند که بیگانگان فناوری می توانند با استفاده از ابرساختارهای فرضی موسوم به کره های دایسون که ستاره ای را احاطه کرده اند، انرژی را از سیاهچاله ها جمع آوری کنند. اگرچه سیاهچاله ها تاریک در نظر گرفته می شوند، اما با تغذیه از مواد اطراف، مقدار زیادی انرژی آزاد می کنند که گرم می شود و نور ساطع می کند. اخترشناسان تعجب کردند که آیا یک گونه بیگانه می تواند سکوهای مداری پوشیده شده با چیزی شبیه صفحات خورشیدی را در اطراف یک سیاهچاله قرار دهد تا انفجارهای انرژی آن را جذب کند. از آنجایی که سیاه‌چاله‌ها کوچکتر از ستاره‌ها هستند، این به بیگانگان اجازه می‌دهد تا در مصالح ساختمانی صرفه‌جویی کنند و به طور بالقوه به آنها اجازه می‌دهد تا مقادیر باورنکردنی انرژی جمع‌آوری کنند.
ادامه مطلب: کره های بیگانه دایسون می توانند قدرت سیاهچاله ها را جمع آوری کنند
سیاهچاله های سرگردان را می توان در کهکشان ما یافت
تقریباً 12 سیاهچاله بزرگ نامرئی می توانند در حومه آن کمین کنند راه شیری. این نتیجه گیری در ماه اوت بود، زمانی که محققان نتایج شبیه سازی جدیدی از برخورد کهکشان ها را منتشر کردند. در طول چنین رویدادهای عظیمی، نیروهای گرانشی می‌توانند باعث شوند سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم، با وزن میلیون‌ها یا میلیاردها برابر بیشتر از سیاه‌چاله‌های خورشیدی، پرواز کنند و در اعماق جوهری فضا سرگردان شوند. برخی از آنها بعداً می‌توانند در هاله‌های کهکشان‌هایی مانند کهکشان ما مستقر شوند، که انتظار می‌رود کهکشانی به بزرگی کهکشان راه شیری میزبان حدود ۱۲ کهکشان باشد. اخترشناسان امیدوارند نحوه جستجوی این غول های گمشده را بیابند تا ببینند آیا شبیه سازی های آنها درست است یا خیر.
ادامه مطلب: سیاهچاله های نامناسب می توانند در لبه های کهکشان راه شیری سرگردان باشند
نزدیکترین جفت سیاهچاله مشاهده شد
در ماه دسامبر، تلسکوپ‌ها شواهدی از نزدیکترین جفت سیاهچاله به سیاره خودمان را ثبت کردند، دوتایی که در فاصله 89 میلیون سال نوری از زمین در صورت فلکی دلو می‌چرخند. رکورد قبلی جفت سیاهچاله ها پنج برابر دورتر است، به این معنی که دانشمندان این فرصت را دارند که چنین سیستم هایی را با جزئیات بیشتری نسبت به قبل مطالعه کنند. هر دو عضو این دو نفر سنگین وزن هستند - جرم بزرگتر تقریباً 154 میلیون خورشید است، در حالی که جرم کوچکتر 6.3 میلیون بار بیشتر از ستاره ما است. آنها تنها به مدت 1600 سال نوری به دور یکدیگر می چرخند که مبلغی گرانبها از نظر کیهانی است و رکورد دیگری که نشان می دهد در 250 میلیون سال آینده در یک سیاهچاله غول پیکر ادغام خواهند شد.
ادامه مطلب: این جفت سیاهچاله ادغام شده نزدیکترین سیاهچاله ای است که تاکنون کشف کرده ایم
سیاهچاله ای که برای کهکشان او بسیار بزرگ است
کهکشان کوچکی که در فاصله 820000 سال نوری به دور کهکشان ما می چرخد عجیب به نظر می رسد. کهکشان کوتوله لئو I، که 50 برابر کوچکتر از کهکشان راه شیری است، میزبان سیاهچاله ای بزرگ است که جرم آن تقریباً برابر با سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری است. ستاره شناسان از اینکه چگونه چنین سیاهچاله بزرگی در چنین کهکشان کوچکی ظاهر شده است متحیر هستند. ماریا خوزه بوستامانت، دانشجوی دکترای نجوم در دانشگاه تگزاس در آستین گفت: "هیچ توضیحی برای این نوع سیاهچاله در کهکشان های کروی کوتوله وجود ندارد." ما باید تا چند سال آینده منتظر بمانیم تا بفهمیم این دقیقا چه معنایی برای تکامل سیاهچاله و کهکشان دارد.
ادامه مطلب: یک سیاهچاله غول پیکر در یک کهکشان ماهواره ای کوچک غیرقابل توضیح است
در ابتدا در Live Science منتشر شد.