Hva er sorte hull? Fakta, teorier og forvirring om hvordan sorte hull dannes og oppfører seg

Hør ordene ‘svart hull’, og du kan tenke på en roterende virvel, og suge alt inn i kjernen som onkelen din på en bryllupsbuffet. Du kan se for deg at en stjerne blir trukket mot den som et stykke spaghetti, som klaffer rundt tomrommet til den blir slurpet ut av eksistensen. Virkeligheten er ikke så enkel eller like deilig. Her er vår primer.

Hva er et svart hull?

Svarte hull har forvirret fysikere i århundrer, men en enkel beskrivelse ville være et område i romtiden som har så sterk tyngdekraft, til og med lys kan ikke unnslippe dens trekk.

En av de første tingene man må forstå om sorte hull er at de ikke er tomme rom, men heller materie komprimert til et veldig lite område. Et svart hull kan ha en masse på 20 stjerner, for eksempel, men bare være på størrelse med det sentrale London. Denne tettheten gjør merkelige ting med lovene i tid og rom, en av disse er utseendet til en teoretisk barriere som kalles hendelseshorisonten.

LES NESTE: Gjennombrudd i sorte hull avslører vaklende jetfly oppdaget av superdatamaskiner

Se relaterte gjennombrudd i sorte hull avslører vaklende jetfly oppdaget av superdatamaskiner Det eldste supermassive sorte hullet som noensinne er funnet, er oppdaget 13,7 milliarder lysår unna

I Albert Einsteins generelle relativitetsteori er begivenhetshorisonten et punkt for ingen retur. Når et objekt kommer nærmere hendelseshorisonten, bøyer flere og flere baner som partiklene tar mot det svarte hullet. Når begivenhetshorisonten er brutt, blir deformasjonen av romtiden så stor at det ikke er noen måte for partiklene å bevege seg utover.

Dette er punktet der hullet blir svart, når lys ikke klarer å unnslippe fra å bli trukket fremover, fremover, mot en gravitasjonssingularitet; et punkt der romtiden har blitt så forvrengt, at krumningen er uendelig. Her blir alle fysikkens lover slik vi forstår dem kastet ut av vinduet. Ingen vet egentlig hva som skjer ved singulariteten.

Hvor store er sorte hull?

Det er fire klasser med sorte hull, selv om to av disse er hypotetiske. I den øverste enden av spekteret er supermassive sorte hull, antatt å ligge i sentrum av de fleste galakser. Den i vår egen Melkevei, kjent som Skytten A *, antas å ha en masse på 4 millioner soler med en begivenhetshorisont som strekker seg 44 millioner kilometer.

Nederst på spekteret er det mikrosorte hullet, som kan være så lite som et enkelt atom, selv om vi ennå ikke har målt en i denne størrelsen. Mellom disse to er hypotetiske mellommassesorte hull og stjernesvarte hull - skapt av sammenbrudd av stjerner med omtrent tre ganger eller mer solens masse.

(Kunstnerinntrykk av det stjernesvarte hulletCygnus X-1. Kreditt:NASA / CXC / M.Weiss)

En annen spennende mulig kategori er det opprinnelige sorte hullet, først foreslått av Stephen Hawking i 1971. Disse hypotetiske sorte hullene kunne ha blitt dannet under fødselen av universet, før stjerner ble til, og kan inneholde avgjørende forklaringer på eksistensen av mørk materie. .

LES NESTE: Den mest detaljerte simuleringen av universet vårt noensinne har gjort at det spenner over svimlende en milliard lysår

Innsatsen for å finne dem har hittil kommet tørr, selv om dette kan endres takket være Ligo-Jomfru-partnerskapet og dets påvisning av gravitasjonsbølger. Å være i stand til å oppdage krusninger i stoffet fra romtiden, kunne bane vei for videre undersøkelser, og se tilbake i tid for sammensmelting av sorte hull som forhåndsdaterer stjerner.

Hva ville skje med meg hvis jeg falt i et svart hull?

Hvis du var uheldig å finne deg i å bli sugd inn i et svart hull (mine berømmelser), kommer noen rare ting til å skje med deg, og noen enda mer rare ting vil skje med noen som ser deg på en trygg avstand.

Hva som skjer når et objekt bryter begivenhetshorisonten, er ikke lett å forstå, og det er fordi dette er poenget når to forskjellige fysikkmodeller - kvantemekanikk og generell relativitet - motsier hverandre.

Det er en utmerket beskrivelse av dette kvadrammet - kalt Black hole information paradox - av Amanda Gefter forBBC . Kjernen i det er dette: til noen som ser deg bryte begivenhetshorisonten, vil du sakte bli utslettet av forvrengning av rommet, treging av tiden og varmen fra Hawkings-stråling - noe som også, av by, til slutt vil spre svart hull.

Så du er død, ikke sant? Ikke akkurat. I henhold til generell relativitetsteori, ville du faktisk passere gjennom begivenhetshorisonten og ikke merke effekten av tyngdekraften fordi du ville være i fritt fall (noe Einstein kalte hans lykkeligste tanke ), tumler mot singulariteten.

Men hvordan kan du reise gjennom rommet og bli brent til en skarp samtidig? Dette vanskeligheten skjer fordi kvantefysikk sier at informasjon ikke kan gå tapt, og derfor må kroppen din holde seg utenfor horisonten. Hvis du ikke krysser begivenhetshorisonten, vil du imidlertid bryte lovene om generell relativitet. Forskere har postulert en rekke løsninger for å forene disse motstridende naturlovene, men paradokset er et pågående spørsmålstegn i hjertet av fysikken.

Når det gjelder sorte hull, er det ikke bare lys som ikke kan unnslippe, men også hjernen til generasjoner av tenkere.

hvordan skjermbilde på sc uten at de vet det

Lead image credit: Wikimedia Commons