Thomas Dalton
0 
1192
264
Proudy plynu padají na své osudy, vrhají se do černých děr a navždy jsou zamknuté od vesmíru. V jejich konečných chvílích tyto plynové kousky vysílají poslední světelný paprsek, některé z nejjasnějších emisí ve vesmíru.
Tyto ponory smrti jsou příliš daleko na to, aby byly vidět přímo, ale astronomové vymysleli novou techniku pro detekci panických výkřiků o pomoc. Používají tuto metodu k testování našich znalostí gravitace v nejextrémnějších prostředích ve vesmíru.
V nové studii se fyzici dívali na specifické rysy tohoto světla, aby zjistili, co nejblíže se můžete dostat k černé díře, aniž byste museli tvrdě pracovat, aby předešli katastrofě - práh nazývaný nejvnitřnější stabilní oběhová dráha nebo ISCO. Vědci zjistili, že jejich metoda může pracovat s citlivějšími rentgenovými dalekohledy přicházejícími online.
Příbuzný: 9 nápadů na černé díry, které vám vyrazí mysl
Přes vodopád
Horizont událostí černé díry je neviditelná přímka v písku, přes kterou se nikdy nemůžete vrátit. Jakmile cokoli projde horizontem události, dokonce i samotným světlem, už se nemůže vrátit do vesmíru. Gravitace černé díry je v této oblasti příliš silná.
Mimo černou díru je ale všechno jen ošuntělý. Konkrétní černá díra bude mít určitou hmotnost (kdekoli od několikrát hmotnosti slunce pro menší v galaxii až po miliardykrát těžší pro skutečné příšery, které se potulují vesmírem), a oběžná dráha černá díra je jako obíhat něco jiného stejného množství. Gravitace je jen gravitace a orbity jsou orbity.
Ve skutečnosti se spousta věcí ve vesmíru obíhá kolem černých děr. Jakmile se tito hloupí dobrodruzi zachytí v gravitačním objetí černé díry, začnou cestu ke konci. Jak materiál padá k černé díře, má tendenci se vtlačovat do žiletky tenké pásky známé jako akreční disk. Ten disk se točí a točí se teplem, třením a magnetickými a elektrickými silami, které jej napájejí, což způsobuje, že materiál jasně září.
V případě nejmasivnějších černých děr, akreční disky kolem nich září tak intenzivně, že získají nové jméno: aktivní galaktická jádra (AGN), schopná překonat miliony jednotlivých galaxií.
V akrečním disku se jednotlivé kousky materiálu otírají proti jiným bitům, odčerpávají je z rotační energie a tlačí je stále dovnitř do zející čelisti horizontu události černé díry. Ale přesto, kdyby to nebylo pro ty třecí síly, materiál by byl schopen obíhat kolem černé díry ve věčnosti, stejným způsobem, jakým mohou planety obíhat kolem Slunce po miliardy let..
Volání o pomoc
Když se ale přiblížíte ke středu černé díry, dosáhnete určitého bodu, ve kterém jsou všechny naděje na stabilitu přelepeny proti gravitačním skalám. Těsně před černou dírou, ale před dosažením horizontu události, jsou gravitační síly tak extrémní, že stabilní oběžné dráhy jsou nemožné. Jakmile se dostanete do této oblasti, nemůžete zůstat v klidné oběžné dráze. Máte pouze dvě možnosti: pokud máte rakety nebo nějaký jiný zdroj energie, můžete se odvrátit do bezpečí. Ale pokud jste nešťastný kus plynu, jste odsouzeni k volnému pádu k čekající temné noční můře dole.
Tato hranice, nejvnitřnější stabilní oběhová dráha (nebo ISCO pro milovníky astronomického žargonu), je pevnou predikcí Einsteinovy obecné teorie relativity, stejné teorie, která na prvním místě předpovídá existenci černých děr.
Příbuzný: 8 způsobů, jak můžete vidět Einsteinovu teorii relativity v reálném životě
Navzdory úspěchu obecné relativity v předpovídání a vysvětlování jevů po celém vesmíru a našich jistých znalostí, že černé díry jsou skutečné, jsme nikdy nebyli schopni ověřit existenci ISCO a to, zda odpovídá předpovědím obecné relativity..
Ale plyn, který padá na jeho zkázu, nám může poskytnout způsob, jak tuto existenci ověřit.
Tančící světla
Tým astronomů nedávno zveřejnil článek v časopise Monthly Notices of Royal Astronomical Society, který byl také nahrán do předtištěného časopisu arXiv, který popisuje, jak využít tohoto umírajícího světla ke studiu ISCO. Jejich technika se opírá o astronomický trik známý jako mapování dozvuku, který využívá skutečnosti, že různé oblasti kolem černé díry se různě osvětlují.
Příbuzný: Kam vedou černé díry?
Když plyn proudí z akrečního disku, kolem ISCO - nejvnitřnější části akrečního disku - a do samotné černé díry, stává se tak horkým, že vydává široký pás rentgenového záření s vysokou energií. Toto rentgenové světlo svítí ve všech směrech od černé díry. Vidíme tuto emisi až ze Země, ale detaily struktury akrečního disku se ztratí v záři rentgenové slávy. (Pochopení více o akrečním disku pomůže astrofyzikům získat také úchyt na ISCO.)
Stejné rentgenové světlo také osvětluje oblasti dobře mimo akreční disk, oblasti dominují shluky studeného plynu. Studený plyn se stane rentgenovým paprskem a začne emitovat své vlastní světlo, v procesu zvaném fluorescence. Tuto emisi můžeme také detekovat, odděleně od rentgenového plamene vycházejícího z oblastí nejblíže k černé díře.
Trvá čas, než světlo putuje ven z ISCO a vnější části akrečního disku do studeného plynu; pokud pozorně sledujeme, můžeme nejprve pozorovat vzplanutí centrálních oblastí (ISCO a nejvnitřnější části akrečního disku), krátce následované rozsvícení vrstev mimo ISCO a bezprostředně obklopující akreční disk.
Načasování a podrobnosti odrazeného světla závisí na struktuře akrečního disku, který astronomové dříve použili k odhadu hmotnosti černých děr. V této poslední studii vědci použili sofistikované počítačové simulace, aby zjistili, jak pohyb plynu v rámci ISCO - jak plyn zemře, když konečně klesá k horizontu události černé díry - ovlivňuje emise rentgenových paprsků jak v okolí, tak vně plyn.
Zjistili, že ačkoli v současné době nemáme citlivost k měření doomedního plynu, měla by být schopna příští generace rentgenových dalekohledů, což nám umožní potvrdit existenci ICSO a otestovat, zda souhlasí s předpovědi obecného relativita, možná v nejvíce gravitačních extrémních oblastech celého vesmíru.
- 12 nejpodivnějších objektů ve vesmíru
- Od Velkého třesku po současnost: Snímky našeho vesmíru v čase
- Stephen Hawking je nejvzdálenější myšlenka na černé díry
Původně publikováno dne .
NABÍDKA: Ušetřete 45% za „Jak to funguje“ Vše o vesmíru a Vše o historii!
Na omezenou dobu můžete uzavřít digitální předplatné kteréhokoli z našich nejprodávanějších vědeckých časopisů za pouhých 2,38 $ měsíčně nebo 45% slevu ze standardní ceny za první tři měsíce.Zobrazit nabídku
Zobrazit všechny komentáře (0)