Az elme fújt
Van valami idegen az univerzumban, mint a fekete lyukak? Ezek a bizarr, gravitációs szörnyek nem csak a helyet és az időt vonják be; csak rájuk gondolkodás az emberek képzeletét is kiterjeszti és megkönnyíti. És a gondolatképességi tulajdonságokkal együtt, amelyekről Ön már hallott is - csodálatos tömegük, hihetetlenül kicsi méretük - és a fekete lyukak egy csomó még ennél is furcsabb tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek kevésbé ismertek. Vessen egy pillantást a legmegdöbbentőbb tulajdonságokra és az elméleti lehetőségekre ezen kozmikus furcsaságok vonatkozásában.
A fekete lyukakon haj lehet
Az 1960-as években John Wheeler fizikus azt javasolta, hogy a fekete lyukaknak "nincs haja", vagyis az egyes kozmikus tárgyakat csak centrifugálásuk, szögmozgása és tömege különbözteti meg testvéreitől. A fekete lyukkal kapcsolatos bármely más megkülönböztető információ "hajnak" tekinthető, és úgy gondolják, hogy eltűnik a fekete lyuk áthatolhatatlan eseményhorizontja mögött, amely egy olyan határ, amely a fekete lyuk körül egy olyan határon múlik, amelyen túl semmi, beleértve a fényt sem, nem tud menekülni.
2016-ig, amikor a híres fizikus, Stephen Hawking azt javasolta, hogy a fekete lyukak valóban egy kísérteties, nulla energiájú részecskékből álló tetszőleges frizurát állítsanak elő, és hogy ez a hirsute agglomeráció információkat tartalmaz a fekete lyuk elfogyasztott anyagáról. Ezt a hipotézist nem bizonyították, de segíthet megoldani egy régóta fennálló paradoxont arról, hogy mi történik a gázokkal és a porral, amely a fekete lyuk lába alá esett.
A fekete lyukak szökőkutakot eredményeznek
Semmi állítólag nem képes menekülni egy fekete lyuk erőteljes gravitációs tapadásából. De ez csak azokra az anyagokra vonatkozik, amelyek rendkívül közel vannak a lyuk széléhez. Valójában sok fekete lyukat gáz- és poráram vesz körül, amelyek a lyuk körül köröznek, mint például a víz, amely a csatornába enged. Az anyag súrlódása hőt generál, amely égésgátló, viharszerű szerkezeteket hoz létre a gázban és a porban. A legújabb megfigyelések azt sugallják, hogy ez a mozgás az anyag belső oszlopait körülvevő íves gyűrűket is létrehoz, amelyek egyenesen a levegőbe lőnek, és erősen hasonlítanak a szökőkutakhoz.
A fekete lyukak elpárologhatnak
A kvantummechanika a részecskéknek a fekete lyukból való kiszabadulásának további módját nyújtja. Az elmélet szerint a szubatomi részecskék párja folyamatosan villog a létezésben és kívül a fekete lyuk eseményhorizontja körül. Ilyen gyakran a konfigurációt pontosan a megfelelő módon igazítják, hogy az egyik partner beleesjen a fekete lyukba. A részecske azonos társát ezután rendkívül nagy sebességgel hajtják el, és egy apró energiát a fekete lyukba rabolnak. Ez előállítja az úgynevezett Hawking sugárzást Stephen Hawking után, aki felfedezte a jelenséget. Mivel az energia megegyezik a tömeggel, ez a folyamat valójában egy fekete lyuk összehúzódását okozhatja, és hosszú ideig elpárologhat.
A fekete lyukakat körül lehet helyezni a tűzfalán
A Hawking-sugárzás egyik problémája az, hogy zavarokat okoz a fizikusok számára. Az ezen sugárzás által előállított szubatomi részecskék összefonódnak, ami azt jelenti, hogy mi történik az egyiktel, azt azonnal a másik is érezheti. Szóval mit érez annak a partnernek, aki nem esett bele a fekete lyukba, amikor munkatársa egy végtelenül sűrű pontba kerül? Senki se tudja. Az egyik elmélet szerint a fekete lyuk megzavarja a részecskék belegabalyodását, ez egy olyan eredmény, amely - a kvantummechanika törvényei szerint - őrült mennyiségű energiát eredményezne. Ez viszont azt jelentené, hogy minden fekete lyukat körülvesznek a tűzfalak.
A fekete lyuk információt rejthet, vagy sem
A kvantummechanika törvényei alapján nehéz négyzet alakítani a fekete lyukak zúzótömegét, amelyek szerint a részecskékkel kapcsolatos információk soha nem pusztíthatók el. De az anyag, amely megcsúszik a fekete lyuk pereménél, örökre elveszik az univerzum számára. Ezt az elakadást a fekete lyuk információs paradoxonjának nevezik; egy állásfoglalás elkerülte a tudósokat eddig. A legfrissebb kutatások azt sugallják, hogy a fekete lyukba becsavaródó információ továbbadható a kimenő részecskepartnereknek Hawking sugárzás során; erre a paradoxonra azonban nem találtak határozott választ.
A fekete lyukak sötét anyag lehetnek
Röviddel a nagy robbanás után az univerzumnak sok apró fekete lyukat kellett volna létrehoznia. Mivel ezek a tulajdonságok olyan hatalmas tárgyak lennének, amelyek nem bocsátanak ki fényt, egyes fizikusok úgy vélték, hogy ezek az ősi fekete lyukak képesek a sötét anyagról, az a titokzatos anyagról, amelyből az anyag nagy része a kozmoszban készül. De az ötlet ellentmondásos, tekintettel arra, hogy a Lézer-interferométer gravitációs-hullám-megfigyelőközpontjának (LIGO) adatai kizárták a sok apró fekete lyukkal teli univerzumot. Lehet, hogy a közepes méretű fekete lyukak továbbra is ott rejtőznek, bár a megfigyelések szerint legfeljebb a sötét anyag 1–10% -át teszik ki.
Az anyag a fekete lyukba a jövőbe utazhat
A fekete lyukak a végtelenség problémájához vezetnek - a fekete lyuk tömegét egy végtelenül sűrű pontig zúzzák, amely végtelenül kicsi. Fizikailag ennek nincs értelme, ezért a kutatók alternatív kereteket kerestek, hogy a fekete lyukakon kezeljék. Az egyik javaslat kvantumhurok-gravitáció, amely azt sugallja, hogy a téridő szöge nagyon erősen ívelt a fekete lyuk közepe közelében. Ennek eredményeként a lyuk egy része a jövőbe is kiterjedne, vagyis az, hogy az anyag beszívódik, időben tovább halad. Ez a gondolatbarát ötlet eddig elméleti maradt.
A tudósok esetleg észrevettek egy fekete univerzum fekete lyukait
Az egyik nagyon ellentmondásos megfigyelés arra utal, hogy világegyetemünk késői oldal. A korábbi univerzumok léteztek volna a miénk előtt, és fekete lyukakat tartalmaztak volna. Roger Penrose, az Oxfordi Egyetem prominens matematikai fizikusa azt állította, hogy a kozmikus háttér sugárzás - a Nagyrobbanás energetikai emléke - e fekete lyukak lenyomatait tartalmazza az idő előtt. Más tudósok azt állították, hogy Penrose adatai nem más, mint véletlenszerű zaj, de a lehetőség érdekes marad.
Hamarosan képet kapunk egy fekete lyukról
Néhány nap alatt a fizikusok arra készülnek, hogy szabadítsák fel a fekete lyuk legelső képét. Ez a szupermasszív vadállat a Tejút-galaxisunk szívében rejtőzik; az Event Horizon távcső célja a fénykép készítése. Ez a műszer valójában a világ minden tájáról származó rádióteleszkópok globális hálózata, amelyek egyesítették képességeiket, hogy közelebb kerüljenek a galaktikus központhoz, mint valaha. A távcsőnek képesnek kell lennie arra, hogy észrevegye a fekete lyuk árnyékát a környező anyag körül, és a képeket április 10-én várják.
