Sinn blåst
Er det noe fremmed i universet enn sorte hull? Disse bisarre, gravitasjonelle monstrositetene forvrenger ikke bare rom og tid; bare å tenke på dem strekker og bøyer folks forestillinger også. Og sammen med alle de overveldende egenskapene du kanskje har hørt om - deres vidunderlige masse, deres utrolig små størrelse - har svarte hull massevis av enda mer utlandske egenskaper som er mindre kjent. Vi tar en titt på noen av de mest forbløffende karakteristikkene og teoretiske mulighetene når det gjelder disse kosmiske skikkelsene.
Svarte hull kan ha hår
På 1960-tallet antydet fysikeren John Wheeler at svarte hull "ikke hadde noe hår", noe som betyr at hvert enkelt kosmisk objekt bare kunne skilles fra brødrene ved dets spinn, kantede momentum og masse. All annen skilleinformasjon om et svart hull anses som "hår", og antas å forsvinne bak et svart hulls ugjennomtrengelige hendelseshorisont, en grense rundt det sorte hullet som intet, inkludert lys, kan unnslippe.
Kuttet til 2016, da den berømte fysikeren Stephen Hawking foreslo at sorte hull faktisk idretten en overdådig frisyre laget av spøkelsesaktige partikler med null energi, og at denne hirsute-agglomerasjonen inneholder informasjon om materiale det sorte hullet har konsumert. Denne hypotesen er ikke blitt bevist, men kan bidra til å løse et mangeårig paradoks om hva som skjer med gass og støv som har falt i et svart hulls tåke.
Sorte hull produserer fontener
Ingenting er ment for å være i stand til å unnslippe et svart hulls kraftige gravitasjonsgrep. Men det gjelder bare materiale som har kommet ekstremt nær hullets kant. Mange sorte hull er faktisk omgitt av strømmer av gass og støv, som sirkler rundt hullet, som vann som går ned i et avløp. Friksjon i dette materialet genererer varme, som skaper kvisende, stormlignende strukturer i gassen og støvet. Nyere observasjoner antyder at denne bevegelsen også produserer buingsringer som omgir indre søyler av materie, som skyter rett ut i luften, og ligner sterkt på fontener.
Svarte hull kan fordampe
Kvantemekanikk gir en annen måte for partikler å slippe unna et svart hull. I følge teorien blinker par subatomiske partikler stadig inn og ut av eksistensen rundt et sorte hulls hendelseshorisont. Noen ganger blir konfigurasjonen justert på akkurat den rette måten for å få en av partnerne til å falle ned i det sorte hullet. Partikkens identiske knytte blir deretter drevet bort med ekstremt høy hastighet og frarøvet det sorte hullet til en liten bit av energi. Dette produserer det som er kjent som Hawking-stråling, etter Stephen Hawking, som oppdaget fenomenet. Fordi energi er lik masse, kan denne prosessen faktisk føre til at et svart hull krymper og til slutt fordamper bort over lengre tid.
Svarte hull kan være omgitt av en mur av ild
Et av problemene med Hawking-stråling er at det forårsaker conundrums for fysikere. De subatomære partiklene som produseres av denne strålingen er viklet inn, noe som betyr at det som skjer med den ene umiddelbart blir følt av den andre. Så hva føler partneren som ikke falt i det svarte hullet når den medfølgende blir knust til et uendelig tett punkt? Ingen vet. En teori hevder at det sorte hullet skiller partikelenes sammenfiltring, et resultat som - i henhold til kvantemekanikkens lover - ville produsere en sinnssyk mengde energi. Det vil igjen bety at alle sorte hull er omgitt av brennende vegger av ild.
Svarthull kan krympe informasjon, eller ikke
Det er vanskelig å kvadrere sorte hulls knusingmasse med kvantemekanikkens lover, som holder fast at informasjon om partikler aldri kan bli ødelagt. Men materiale som glir utover kanten av et svart hull, skulle bli evig tapt for universet. Denne kondisjonen er kjent som black hole information paradox; en beslutning har forsket til nå. Nyere forskning tyder på at informasjon som blir kryptert i et svart hull kan overføres til de utgående partikkelpartnere i Hawking-stråling; Imidlertid har ingen definitive svar på dette paradokset blitt funnet.
Svarte hull kan være mørk materie
Kort tid etter Big Bang skal universet ha produsert en mengde bittesmå sorte hull. Fordi disse funksjonene ville være massive gjenstander som ikke gir fra seg lys, har noen fysikere antatt at disse urbane sorte hullene kan forklare mørk materie, det mystiske materialet som det store flertallet av materien i kosmos er laget av. Men ideen er kontroversiell, gitt at data fra Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) har utelukket et univers fylt med mange minuscule sorte hull. Kanskje mellom store størrelser sorte hull fortsatt lurer der ute, selv om observasjoner antyder at de bare vil utgjøre høyst 1% til 10% av mørk materie.
Materie kan reise til fremtiden i et svart hull
Svarte hull løper inn i problemet med uendelig - massen av et svart hull knuses til et uendelig tett punkt som er uendelig lite i størrelse. Fysisk gir ikke dette noen mening, så forskere har søkt etter alternative rammer for å få tak i sorte hull. Et forslag er kjent som kvanteløkkegravitasjon, noe som antyder at stoffet i rom-tid er krummet veldig sterkt nær midten av det sorte hullet. Dette vil føre til at en del av hullet strekker seg inn i fremtiden, noe som betyr at materie som blir sugd inn i det, vil reise fremover. Så langt forblir denne tankene som utvides, teoretisk.
Forskere kan ha sett svarte hull fra et annet univers
En svært kontroversiell observasjon antyder at universet vårt er en latekomer. Tidligere universer kan ha eksistert før vårt, og ville ha inneholdt sorte hull. Fremtredende matematisk fysiker fra Oxford University Roger Penrose har hevdet at kosmisk bakgrunnsstråling - en energisk relikvie fra Big Bang - inneholder avtrykk av disse svarte hullene fra før. Andre forskere har hevdet at Penroses data ikke er mer enn tilfeldig støy, men muligheten er fortsatt spennende.
Vi har snart et bilde av et svart hull
I løpet av noen dager er fysikere klare til å frigjøre det første bildet av et svart hull. Dette supermassive dyret lurer i hjertet av Melkeveis galaksen; Å ta et bilde av det har vært målet med Event Horizon Telescope. Dette instrumentet er faktisk et globalt nettverk av radioteleskoper over hele jorden, som har kombinert kreftene sine for å zoome inn nærmere det galaktiske sentrum enn noen gang før. Teleskopet skal kunne oppdage det sorte hullets skygge på tvers av dets omgivende materiale, og bilder forventes 10. april.
