Falder stjerner stille og roligt ned i sorte huller, eller støder på noget, der er helt ukendt?

Astronomer ved University of Texas i Austin og Harvard University har sat et grundlæggende princip om sorte huller på prøve, viser, at stof fuldstændigt forsvinder, når det trækkes ind. Deres resultater udgør endnu en succesfuld test for Albert Einsteins generelle relativitetsteori.

De fleste forskere er enige om, at sorte huller, kosmiske enheder af så stor tyngdekraft, at intet kan undslippe deres greb, er omgivet af en såkaldt begivenhedshorisont. Når stof eller energi kommer tæt nok på det sorte hul, den kan ikke undslippe – den vil blive trukket ind. Skønt den er udbredt, eksistensen af ​​begivenhedshorisonter er ikke bevist.

"Hele vores pointe her er at gøre denne idé om en begivenhedshorisont til en eksperimentel videnskab, og find ud af, om begivenhedshorisonter virkelig eksisterer eller ej, "sagde Pawan Kumar, professor i astrofysik ved University of Texas i Austin.

Supermassive sorte huller menes at ligge i hjertet af næsten alle galakser. Men nogle teoretikere antyder, at der er noget andet der i stedet - ikke et sort hul, men et endnu fremmed supermassivt objekt, der på en eller anden måde har formået at undgå tyngdekraftsstyrtning til en singularitet omgivet af en begivenhedshorisont. Ideen er baseret på modificerede teorier om generel relativitet, Einsteins teori om tyngdekraften.

Mens en singularitet ikke har noget overfladeareal, det ikke -sammenklappede objekt ville have en hård overflade. Så materiale trækkes tættere på - en stjerne, for eksempel – ville faktisk ikke falde ned i et sort hul, men ramte denne hårde overflade og blive ødelagt.

Kumar, hans kandidatstuderende Wenbin Lu, og Ramesh Narayan, en teoretiker fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, er kommet med en test for at afgøre, hvilken idé der er korrekt.

"Vores motiv er ikke så meget at fastslå, at der er en hård overflade, "Sagde Kumar, "men at skubbe grænsen for viden og finde konkrete beviser for, at der er en begivenhedshorisont omkring sorte huller. "

Teamet fandt ud af, hvad et teleskop ville se, når en stjerne ramte den hårde overflade af et supermassivt objekt i midten af ​​en nærliggende galakse:Stjernens gas ville omslutte objektet, skinner i måneder, måske endda år.

Når de først vidste, hvad de skulle kigge efter, holdet fandt ud af, hvor ofte dette skulle ses i det nærliggende univers, hvis den hårde overflade teori er sand.

"Vi estimerede hastigheden af ​​stjerner, der falder ned på supermassive sorte huller, "Sagde Lu." Næsten hver galakse har en. Vi betragtede kun de mest massive, som vejer omkring 100 millioner solmasser eller mere. Der er omkring en million af dem inden for et par milliarder lysår fra Jorden."

De søgte derefter i et nylig arkiv med teleskopobservationer. Pan-STARRS, et 1,8 meter teleskop på Hawaii, for nylig afsluttet et projekt for at undersøge halvdelen af ​​den nordlige halvkuglehimmel. Teleskopet scannede området gentagne gange i en periode på 3,5 år, på udkig efter "transienter" - ting, der lyser et stykke tid og derefter falmer. Deres mål var at finde transienter med den forventede lyssignatur af en stjerne, der falder mod et supermassivt objekt og rammer en hård overflade.

"I betragtning af hastigheden af ​​stjerner, der falder på sorte huller, og antallet af sorte hullers tæthed i det nærliggende univers, vi beregnede, hvor mange sådanne transienter Pan-STARRS skulle have registreret i løbet af en driftsperiode på 3,5 år. Det viser sig, at den burde have opdaget mere end 10 af dem, hvis den hårde overflade teorien er sand, " sagde Lu.

De fandt ingen.

"Vores arbejde indebærer, at nogle, og måske alle, sorte huller har begivenhedshorisonter, og det materiale forsvinder virkelig fra det observerbare univers, når det trækkes ind i disse eksotiske objekter, som vi har forventet i årtier, "Sagde Narayan." Generel relativitet har bestået endnu en kritisk test. "

Nu foreslår teamet at forbedre testen med et endnu større teleskop:det 8,4 meter store synoptiske undersøgelsesteleskop (LSST, nu under opførelse i Chile). Ligesom Pan-STARRS, LSST vil lave gentagne undersøgelser af himlen over tid, afslørende transienter - men med meget større følsomhed.

Denne forskning er blevet offentliggjort i juni-udgaven af ​​tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .