De mest skræmmende ting i universet er sorte huller - og her er tre grunde

Halloween er en tid til at blive hjemsøgt af spøgelser, nisser og ghouls, men intet i universet er mere skræmmende end et sort hul.

Sorte huller - områder i rummet, hvor tyngdekraften er så stærk, at intet kan undslippe - er et varmt emne i nyhederne i disse dage. Halvdelen af ​​Nobelprisen i fysik i 2020 blev tildelt Roger Penrose for hans matematiske arbejde, der viser, at sorte huller er en uundgåelig konsekvens af Einsteins tyngdekraftsteori. Andrea Ghez og Reinhard Genzel delte den anden halvdel for at vise, at et massivt sort hul sidder i midten af ​​vores galakse.

Sorte huller er skræmmende af tre grunde. Hvis du faldt i et sort hul, der var tilbage, da en stjerne døde, du ville blive makuleret. Også, de massive sorte huller, der ses i midten af ​​alle galakser, har umættelig appetit. Og sorte huller er steder, hvor fysikkens love er udslettet.

Jeg har studeret sorte huller i over 30 år. I særdeleshed, Jeg har fokuseret på de supermassive sorte huller, der lurer i centrum af galakser. Det meste af tiden er de inaktive, men når de er aktive og spiser stjerner og gas, regionen tæt på det sorte hul kan overstråle hele galaksen, der er vært for dem. Galakser, hvor de sorte huller er aktive, kaldes kvasarer. Med alt, hvad vi har lært om sorte huller i løbet af de sidste par årtier, der er stadig mange mysterier at løse.

Død af sort hul

Sorte huller forventes at dannes, når en massiv stjerne dør. Efter stjernens nukleare brændstof er opbrugt, dens kerne kollapser til den tætteste tilstand af stof, man kan forestille sig, hundrede gange tættere end en atomkerne. Det er så tæt, at protoner, neutroner og elektroner er ikke længere diskrete partikler. Da sorte huller er mørke, de findes, når de kredser om en normal stjerne. Den normale stjernes egenskaber gør det muligt for astronomer at udlede egenskaberne af dens mørke følgesvend, et sort hul.

Det første sorte hul, der blev bekræftet, var Cygnus X-1, den lyseste røntgenkilde i Cygnus-stjernebilledet. Siden da, omkring 50 sorte huller er blevet opdaget i systemer, hvor en normal stjerne kredser om et sort hul. De er de nærmeste eksempler på omkring 10 millioner, der forventes at blive spredt gennem Mælkevejen.

Sorte huller er materiegrave; intet kan undslippe dem, ikke engang lys. Skæbnen for enhver, der falder i et sort hul, ville være en smertefuld "spaghettificering, " en idé, der blev populært af Stephen Hawking i hans bog "A Brief History of Time." I spaghettificering, det sorte huls intense tyngdekraft ville trække dig fra hinanden, adskille dine knogler, muskler, sener og endda molekyler. Som digteren Dante beskrev ordene over helvedes porte i sit digt Divine Comedy:Forlad håbet, alle I, som kommer ind her.

Et sultent udyr i hver galakse

I løbet af de sidste 30 år, Observationer med Hubble-rumteleskopet har vist, at alle galakser har sorte huller i deres centre. Større galakser har større sorte huller.

Naturen ved, hvordan man laver sorte huller over en svimlende række af masser, fra stjerneligninger, der er få gange Solens masse, til monstre, der er titusinder af gange mere massive. Det er ligesom forskellen mellem et æble og den store pyramide i Giza.

Bare sidste år, astronomer offentliggjorde det første billede nogensinde af et sort hul og dets begivenhedshorisont, et 7 milliarder solmassedyr i midten af ​​den elliptiske galakse M87.

Det er over tusind gange større end det sorte hul i vores galakse, hvis opdagere snuppede dette års Nobelpris. Disse sorte huller er mørke det meste af tiden, men når deres tyngdekraft trækker i nærliggende stjerner og gas, de blusser til intens aktivitet og pumper en enorm mængde stråling ud. Massive sorte huller er farlige på to måder. Hvis du kommer for tæt på, den enorme tyngdekraft vil suge dig ind. Og hvis de er i deres aktive kvasarfase, du vil blive blæst af højenergistråling.

Hvor lys er en kvasar? Forestil dig at svæve over en stor by som Los Angeles om natten. De omkring 100 millioner lys fra biler, huse og gader i byen svarer til stjernerne i en galakse. I denne analogi, det sorte hul i sin aktive tilstand er som en lyskilde på 1 tomme i diameter i downtown LA, der overstråler byen med en faktor på hundreder eller tusinder. Kvasarer er de lyseste objekter i universet.

Supermassive sorte huller er mærkelige

Det hidtil største sorte hul, der er opdaget, vejer 40 milliarder gange Solens masse, eller 20 gange størrelsen af ​​solsystemet. Mens de ydre planeter i vores solsystem kredser en gang om 250 år, dette meget mere massive objekt snurrer en gang hver tredje måned. Dens ydre kant bevæger sig med halvdelen af ​​lysets hastighed. Som alle sorte huller, de enorme er afskærmet af en begivenhedshorisont. I deres centre er en singularitet, et punkt i rummet, hvor tætheden er uendelig. Vi kan ikke forstå det indre af et sort hul, fordi fysikkens love bryder sammen. Tiden fryser ved begivenhedshorisonten, og tyngdekraften bliver uendelig ved singulariteten.

Den gode nyhed om massive sorte huller er, at du kan overleve at falde ned i et. Selvom deres tyngdekraft er stærkere, strækkraften er svagere, end den ville være med et lille sort hul, og den ville ikke dræbe dig. Den dårlige nyhed er, at begivenhedshorisonten markerer kanten af ​​afgrunden. Intet kan undslippe inde fra begivenhedshorisonten, så du kunne ikke undslippe eller rapportere om din oplevelse.

Ifølge Stephen Hawking, sorte huller fordamper langsomt. I universets fjerne fremtid, længe efter at alle stjerner er døde, og galakser er blevet revet ud af syne af den accelererende kosmiske ekspansion, sorte huller vil være de sidste overlevende objekter.

De mest massive sorte huller vil tage et ufatteligt antal år at fordampe, estimeret til 10 til 100. potens, eller 10 med 100 nuller efter. De mest uhyggelige genstande i universet er næsten evige.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.