Ve středu naší galaxie Mléčná dráha přebývá monstrum. Objekt tak masivní, že jeho gravitační síle nemůže uniknout nic, dokonce ani světlo. Ve skutečnosti si myslíme, že většina galaxií má jeden z nich. jsou samozřejmě supermasivní černé díry .
Supermasivní černé díry jsou hvězdy, které se zhroutily do singularity. Jejich existenci předpověděla Einsteinova Obecná teorie relativity. A tyto černé díry jsou obklopeny tím, co je známé jako an horizont událostí , což je něco jako bod, odkud není návratu pro cokoli, co se dostane příliš blízko k černé díře. Existenci horizontu událostí však zatím nikdo neprokázal.
Někteří teoretici se domnívají, že v centru galaxií by mohlo ležet něco jiného, událost superhmotného objektu podivnější než supermasivní černá díra. Teoretici si myslí, že tyto objekty se nějak vyhnuly osudu černé díry a nezhroutily se do singularity. Neměly by žádný horizont událostí a místo toho by měly pevný povrch.
„Naším cílem je přeměnit tuto myšlenku horizontu událostí na experimentální vědu a zjistit, zda horizonty událostí skutečně existují nebo ne,“ – Pawan Kumar, profesor astrofyziky, University of Texas v Austinu.
Tým výzkumníků z University of Texas v Austinu a Harvard University se s problémem vypořádal. Wenbin Lu, Pawan Kumar a Ramesh Narayan chtěli vnést trochu světla do problému horizontu událostí. Přemýšleli o objektu na pevném povrchu a o tom, co se stane, když se s ním srazí objekt, jako je hvězda. Publikovali jejich výsledky v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti .
Umělcova koncepce horizontu událostí černé díry. Kredit: Victor de Schwanberg/Science Photo Library
„Naším cílem je přeměnit tuto myšlenku horizontu událostí na experimentální vědu a zjistit, zda horizonty událostí skutečně existují nebo ne,“ řekl Pawan Kumar, profesor astrofyziky na Texaské univerzitě v Austinu. tisková zpráva .
Protože černá díra je hvězda zhroucená do singularity, nemá žádný povrch a místo toho má horizont událostí. Pokud se ale ukáže, že je pravdivá druhá teorie a objekt má místo horizontu událostí pevný povrch, pak by byl jakýkoli objekt, který by se s ním srazil, zničen. Pokud by se hvězda srazila s tímto tvrdým povrchem a byla zničena, tým předpokládal, pak by plyn z hvězdy zahalil objekt a jasně zářil měsíce nebo dokonce roky.
Toto je první ze série dvou umělcových dojmů, které ukazují spíše obrovskou, masivní kouli v centru galaxie než supermasivní černou díru. Zde se hvězda pohybuje směrem k tvrdému povrchu koule a poté do ní naráží a vymršťuje trosky. Náraz zahřeje místo srážky. Obraz:
Mark A. Garlick/CfA
V tomto druhém umělcově dojmu je zobrazena obrovská koule ve středu galaxie poté, co se s ní srazila hvězda. Touto událostí vzniká obrovské množství tepla a dramatický nárůst jasnosti koule. Nedostatek pozorování takových vzplanutí ze středu galaxií znamená, že tento hypotetický scénář je téměř zcela vyloučen. Obrázek: Mark A. Garlick/CfA
Pokud by tomu tak bylo, pak tým věděl, co má hledat. Zjistili také, jak často se to stane.
'Odhadli jsme rychlost hvězd padajících na supermasivní černé díry,' řekl Lu stejně tisková zpráva . 'Téměř každá galaxie ho má.' Uvažovali jsme pouze o těch nejhmotnějších, které váží asi 100 milionů hmotností Slunce nebo více. V okruhu několika miliard světelných let od Země je jich asi milion.“
Nyní potřebovali způsob, jak tyto objekty hledat na obloze, a našli jej v archivech dalekohledu Pan-STARRS. Pan-STARRS je 1,8metrový dalekohled na Havaji. Tento dalekohled nedávno dokončil průzkum poloviny severní polokoule oblohy. V tomto průzkumu strávil Pan-STAARS 3,5 roku hledáním přechodných objektů na obloze, objektů, které se rozjasňují a pak mizí. Hledali v archivech Pan-STARR přechodné objekty, které měly podpis, který předpověděli z hvězd, které se srazily s těmito supermasivními objekty s tvrdým povrchem.
Trio předpovědělo, že v časovém rámci 3,5 roku zachyceném průzkumem Pan-STAARS dojde k 10 z těchto kolizí a měly by být zastoupeny v datech.
'Ukazuje se, že by jich mělo detekovat více než 10, pokud je teorie o tvrdém povrchu pravdivá.' – Wenbin Lu, katedra astronomie, University of Texas v Austinu.
'Vzhledem k rychlosti padajících hvězd do černých děr a hustotě počtu černých děr v blízkém vesmíru jsme vypočítali, kolik takových přechodných jevů by měl Pan-STARRS detekovat za dobu provozu 3,5 roku.' Ukázalo se, že by jich mělo detekovat více než 10, pokud je teorie o tvrdém povrchu pravdivá,“ řekl Lu.
Tým nenašel žádné vzplanutí, které očekávali, že uvidí, zda je teorie o tvrdém povrchu pravdivá.
„Naše práce naznačuje, že některé a možná všechny černé díry mají horizonty událostí…“ – Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
To, co se může zdát jako selhání, samozřejmě není. Každopádně ne pro Einsteina. To představuje další úspěšný test Einsteinovy teorie obecné relativity, který ukazuje, že horizont událostí předpovězený v jeho teorii se zdá, že existuje.
Pokud jde o tým, ten nápad ještě neopustil. Ve skutečnosti, podle Pawana Kumara, profesora astrofyziky, University of Texas v Austinu, „naším motivem není ani tak zjistit, že existuje tvrdý povrch, ale posunout hranice znalostí a najít konkrétní důkazy, že skutečně existuje. horizont událostí kolem černých děr.'
'Obecná teorie relativity prošla dalším kritickým testem.' – Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
'Naše práce naznačuje, že některé a možná všechny černé díry mají horizonty událostí a že materiál skutečně mizí z pozorovatelného vesmíru, když je vtažen do těchto exotických objektů, jak jsme očekávali po celá desetiletí,' řekl Narayan. 'Obecná teorie relativity prošla dalším kritickým testem.'
Tým plánuje pokračovat v hledání vzplanutí spojených s teorií pevného povrchu. Jejich pohled do dat Pan-STARRS byl jen jejich prvním průlomem.
Umělecká ilustrace Velkého synoptického průzkumného dalekohledu se simulovanou noční oblohou. Tým doufá, že pomocí LSST dále zdokonalí hledání supermasivních objektů s tvrdým povrchem. Obrázek: Todd Mason, Mason Productions Inc. / LSST Corporation
Doufají, že svůj test vylepší s nadcházejícím Velký synoptický průzkumný dalekohled (LSST) se staví v Chile. LSST je širokoúhlý dalekohled, který bude zachycovat snímky noční oblohy každých 20 sekund po dobu deseti let. Každých pár nocí nám LSST poskytne obraz celé dostupné noční oblohy. Díky tomu bude studium přechodných objektů mnohem jednodušší a efektivnější.
Další čtení: Rise of the Super Telescopes: The Large Synoptic Survey Telescope
Prameny: