I sentrum av Melkeveis galaksen bor en behemoth. Et objekt så massivt at ingenting kan unnslippe gravitasjonstrekket, ikke engang lyset. Vi tror faktisk at de fleste galakser har en av dem. De er selvfølgelig supermassive sorte hull.
Supermassive sorte hull er stjerner som har kollapset til en singularitet. Einsteins generelle teori om relativitet spådde deres eksistens. Og disse sorte hullene er omgitt av det som er kjent som en begivenhetshorisont, som er litt som poenget med ingen retur for at noe kommer for nær det sorte hullet. Men ingen har faktisk bevist eksistensen av hendelseshorisonten ennå.
Noen teoretikere tenker at noe annet kan ligge i sentrum av galakser, en supermassiv gjenstand som er fremmed enn et supermassivt svart hull. Teoretikere mener disse objektene på en eller annen måte har unngått skjebnen til et svart hull, og ikke har kollapset til en singularitet. De ville ikke ha noen hendelseshorisont, og ville ha en solid overflate i stedet.
"Hele poenget vårt her er å gjøre denne ideen om en begivenhetshorisont til en eksperimentell vitenskap, og finne ut om hendelseshorisonter virkelig eksisterer eller ikke," - Pawan Kumar professor i astrofysikk, University of Texas i Austin.
Et team av forskere ved University of Texas ved Austin og Harvard University har taklet problemet. Wenbin Lu, Pawan Kumar og Ramesh Narayan ønsket å kaste lys over hendelseshorisontproblemet. De lurte på det faste overflateobjektet, og hva som ville skje når en gjenstand som en stjerne kolliderte med den. De publiserte resultatene sine i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
"Hele poenget vårt her er å gjøre denne ideen om en begivenhetshorisont til en eksperimentell vitenskap, og finne ut om hendelseshorisonter virkelig eksisterer eller ikke," sa Pawan Kumar, professor i astrofysikk ved University of Texas i Austin, i en presse utgivelse.
Siden et svart hull er en stjerne kollapset til en singularitet, har den ikke noe overflate, og har i stedet en hendelseshorisont. Men hvis den andre teorien viser seg å være sann, og objektet har en solid overflate i stedet for en hendelseshorisont, vil ethvert objekt som kolliderer med det bli ødelagt. Hvis en stjerne skulle kollidere med denne harde overflaten og bli ødelagt, antok teamet, ville gassen fra stjernen omslutte gjenstanden og skinne lyst i måneder, eller til og med år.
Hvis det var tilfelle, visste teamet hva de skulle se etter. De jobbet også ut hvor ofte dette ville skje.
"Vi estimerte frekvensen av stjerner som faller på supermassive sorte hull," sa Lu i samme pressemelding. Nesten hver galakse har en. Vi vurderte bare de mest massive, som veier rundt 100 millioner solmasser eller mer. Det er omtrent en million av dem i løpet av noen få milliarder lysår fra Jorden. ”
Nå trengte de en måte å søke på himmelen etter disse gjenstandene, og de fant dem i arkivene til Pan-STARRS-teleskopet. Pan-STARRS er et 1,8 meter teleskop på Hawaii. Det teleskopet fullførte nylig en undersøkelse av halvparten av den nordlige halvkule av himmelen. I den undersøkelsen brukte Pan-STAARS 3,5 år på å lete etter forbigående objekter på himmelen, objekter som lyser opp og deretter blekner. De søkte i Pan-STARR-arkivene etter forbigående objekter som hadde signaturen de spådde fra stjerner som kolliderte med disse supermassive, hardt overflate gjenstandene.
Trioen spådde at i løpet av den 3,5 år lange tidsrammen fanget av Pan-STAARS-undersøkelsen, ville 10 av disse kollisjonene forekomme og burde være representert i dataene.
"Det viser seg at det burde ha oppdaget mer enn ti av dem, hvis teorien om hard overflate er sann." - Wenbin Lu, avd. For astronomi, University of Texas i Austin.
“Gitt frekvensen av stjerner som faller ned på sorte hull og antall tettheten av sorte hull i det nærliggende universet, beregnet vi hvor mange slike transienter Pan-STARRS skal ha oppdaget i løpet av en driftsperiode på 3,5 år. Det viser seg at det burde ha oppdaget mer enn 10 av dem, hvis teorien om hard overflate er sann, ”sa Lu.
Teamet fant ingen av oppblussingene de forventet å se om teorien om hard overflate er sann.
"Vårt arbeid innebærer at noen, og kanskje alle, sorte hull har hendelseshorisonter ..." - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Det som kan virke som en fiasko, er selvfølgelig ikke det. Ikke for Einstein, uansett. Dette representerer nok en vellykket test av Einsteins teori om generell relativitet, og viser at hendelseshorisonten spådd i hans teori ser ut til å eksistere.
Når det gjelder teamet, har de ikke forlatt ideen ennå. Faktisk, ifølge Pawan Kumar, professor i astrofysikk, University of Texas i Austin, "Vårt motiv er ikke så mye for å slå fast at det er en hard overflate, men å skyve kunnskapens grense og finne konkrete bevis på at det virkelig er en hendelseshorisont rundt svarte hull. ”
"Generell relativitet har bestått en annen kritisk test." - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
"Arbeidet vårt innebærer at noen, og kanskje alle, sorte hull har hendelseshorisonter, og at materiale virkelig forsvinner fra det observerbare universet når det dras inn i disse eksotiske objektene, som vi har forventet i flere tiår," sa Narayan. "Generell relativitet har bestått en annen kritisk test."
Teamet planlegger å fortsette å lete etter oppblussingene knyttet til teorien om hard overflate. Deres blikk på Pan-STARRS-dataene var bare deres første sprekk.
De håper å forbedre testen sin med det kommende Large Synoptic Survey Telescope (LSST) som blir bygget i Chile. LSST er et bredt felt teleskop som vil fange bilder av nattehimmelen hvert 20. sekund over en tiårsperiode. Med noen få netter vil LSST gi oss et bilde av hele den tilgjengelige nattehimmelen. Dette vil gjøre studiet av forbigående objekter mye enklere og effektivt.
Mer lesing: Rise of the Super Telescope: The Large Synoptic Survey Telescope
kilder:
- Faller stjerner stille inn i svarte hull, eller krasjer inn i noe helt ukjent?
- Hendelser i stjerners forstyrrelse støtter eksistensen av sorte hullets horisont
