Астрономите знаат како се формираат црните дупки, ги снимиле нивните судири, но една работа останува непозната – сѐ до сега.
Црните дупки не сакаат да ги откријат своите тајни, но малку по малку тие стануваат сѐ помала мистерија.
Во последните неколку години, конечно направивме вистински фотографии од овие вселенски чудовишта и ги измеривме гравитационите бранови кои за време на судирите ги создаваат во просторот и времето. Сепак, сè уште не е познато, а една е и од најголемите енигми како точно се појавуваат, објаснува во својата анализа за Conversation, Danel Perley.
Астрономите веруваат, и врз основа на набљудувања и на теоретските основи, дека повеќето црни дупки се формираат кога центарот на масивната ѕвезда колабира на крајот од нејзиниот животен век. Јадрото на ѕвездата обично генерира притисок, односно енергија, користејќи топлина од интензивните нуклеарни реакции.
Но, штом горивото на таква ѕвезда ќе се исцрпи и нуклеарните реакции ќе престанат, внатрешните слоеви на ѕвездата се рушат навнатре под влијание на гравитацијата, распаѓајќи се до извонредна густина.
Неутронските трупови се вообичаени, но што е со црните дупки?
Поголемиот дел од времето, овој катастрофален колапс престанува кога јадрото на ѕвездата се кондензира во цврста сфера на материјата, богата со честички наречени неутрони. Ова води до силна повратна експлозија која ја уништува ѕвездата (супернова) и зад себе остава егзотичен објект познат како неутронска ѕвезда. Но, моделите на ѕвезди што изумираат покажуваат дека ако е првобитната ѕвезда доволно масивна (40-50 пати поголема од масата на Сонцето), колапсот едноставно ќе продолжи со несмалено темпо практично во бесконечност сѐ додека ѕвездата не се распадне во гравитациска сингуларност – црна дупка.
Додека ѕвездите кои колабираат во неутронски ѕвезди сега рутински се набљудуваат низ универзумот (истражувањето на супернова открива десетици нови секоја вечер), астрономите сè уште не се целосно сигурни што се случува за време на колапсот во црната дупка. Некои песимистички модели сугерираат дека целата ѕвезда би била проголтана без многу траги. Вторите сугерираат дека колапсот во црната дупка би предизвикал друг вид на експлозија.
Може ли краткорочните млазници да ги откријат?
На пример, ако ѕвездата се ротира во моментот на нејзиниот колапс, дел од материјалот што паѓа може да се концентрира во млазовите што излегуваат од ѕвездата со голема брзина. Иако овие млазници не содржат голема маса, тие би имале силен удар – доколку удрат во нешто, ефектите би можеле да бидат доста драматични во однос на ослободената енергија.
Досега најдобриот кандидат за експлозија од раѓањето на црната дупка беше чудниот феномен познат како продолжени изливи на гама зраци. За прв пат откриени во 60тите од воените сателити, се претпоставува дека овие настани се резултат на млазови кои ги забрзале новоформираните црни дупки во ѕвездите кои се распаѓаат до неверојатни брзини. Сепак, долгогодишен проблем со ова сценарио е тоа што изливите на гама зраците исто така испуштаат изобилен радиоактивен отпад кој продолжува да свети со месеци. Ова сугерира дека поголемиот дел од ѕвездата експлодирал нанадвор во вселената (како во обична супернова) наместо да пропадне во црната дупка.
Кандидатот конечно откриен
Иако ова не значи дека црната дупка не би можела да се формира при таква експлозија, некои заклучиле дека другите модели даваат поедноставно објаснување за таквите експлозии на гама-зраци отколку црна дупка. На пример, супер-магнетизирана неутронска ѕвезда може да се формира при таква експлозија и да произведе свои моќни млазови.
„Сепак, јас и моите колеги неодамна откривме нов и (според наше мислење) многу подобар кандидат за создавање црна дупка. Во две одвоени прилики во изминатите три години – еднаш во 2019 година и еднаш во 2021 година – бевме сведоци на исклучително брз и минлив тип на експлозија која, слично на експлозиите на гама-зраците, произлегла од мала количина на материјал што многу брзо удира во гасот во неговата непосредна околина“, истакнува Daniel Perley.
Има и други објаснувања, но …
“Користејќи спектроскопија – техника која ја разложува светлината на различни бранови должини – можевме да го заклучиме составот на ѕвездата која експлодирала за секој од овие настани. Откривме дека спектарот е сличен на т.н. “Wolf-Rayet-ови ѕвезди“ – масивна и високо развиен вид ѕвезда, именувана по двајца астрономи, Charles Wolf и Georges Rayet, кои први ги откриле. Возбудливо, дури успеавме да исклучиме „нормална“ експлозија на супернова. Штом сударот помеѓу брзиот материјал и неговата околина престанал, изворот практично исчезнал – наместо да свети долго време“, објаснува тој.
Тоа е токму она што би го очекувале доколку за време на колапсот на своето јадро ѕвездата би исфрлила само мала количина материјал, а остатокот од објектот се урне во огромна црна дупка.
„Иако ова е наше толкување, тоа не е единствената можност. Најпрозаично е дека се работи за нормална експлозија на супернова, но дека во судирот се создала огромна обвивка од прашина која од погледот ги криела радиоактивните остатоци. Исто така можно е дека експлозијата е од нов и непознат тип, а доаѓа од ѕвезда што не ја знаеме“.
Долга потрага по вселенска ништожност
„За да одговориме на овие прашања, ќе мораме да бараме уште такви објекти. Досега овие типови на експлозии биле тешки за проучување бидејќи се минливи и тешко се наоѓаат. Моравме да користиме неколку опсерватории заедно во брзо последователност за да ги карактеризираме овие експлозии: и големи опсерватории со висока резолуција (Вселенскиот телескоп Хабл, Опсерваторијата Gemini и многу голем телескоп) за да се анализира нивниот состав. Во почетокот не знаевме што точно гледаме кога за првпат ги откривме овие настани, но сега имаме јасна хипотеза: раѓање на црната дупка“.
Повеќе податоци од слични настани наскоро би можеле да нѝ помогнат да ја потврдиме или побиеме оваа хипотеза и да воспоставиме врска со други видови необични, брзи експлозии кои нашиот тим и другите ги откриле. Во секој случај, се чини дека ова е навистина деценија во која ги откриваме мистериите на црните дупки.
