KOSMIČKO TKANJE

CRNA RUPA NAMA NAJBLIŽA

Youtube/ESO

nalazi se na samo 1.500 svetlosnih godina od Zemlje u našoj galaksiji. Zbog neobičnih svojstava i sazvežđa u kojem je pronađena, tim sa Univerziteta Ohajo, koji ju je otkrio, nazvao Jednorog.

Astronomi su identifikovali crnu rupu najbližu Zemlji. Na sreću, vrlo je mala. No otkriće je zanimljivo upravo zato što je manja nego što se to od crne rupe očekuje. Štaviše, toliko je mala da je za nju stvorena posebna kategorija. Novootkrivena crna rupa nalazi se na samo 1.500 svetlosnih godina od Zemlje u našoj galaksiji. Zbog neobičnih svojstava i sazvežđa u kojem je pronađena, tim sa Univerziteta Ohajo, koji ju je otkrio, nazvao Jednorog.

„Kada smo pogledali podatke, ta crna rupa Jednorog jednostavno je iskočila”, rekao je astronom Tarindu Džajašingve. Pa kako to da je nismo videli ranije? Ispostavilo se da smo imali spuštene astronomske roletne. (Simulacija na naslovnoj slici nije Jednorog, već prikaz onoga šta se zbiva u kada crna rupa počne razvlačiti zvezdu i gutati njene gasove).


Tarindu Džajašingve
(OSU)

Prema teoriji, crne rupe mogu postojati u svim veličinama – od sićušnih koje brzo nestaju do supermasivnih divova koji pokreću srca galaksija. Mnogi će se setiti da se posle pokretanja eksperimenata u Velikom hadronskom sudaraču u CERN-u u medijima spekulisalo hoće li slučajno biti stvorena neka sićušna crna rupa. Kada je reč o crnim rupama koje nastaju urušavanjem jezgara mrtvih zvezda u svemiru, astronomi su tokom godina otkrili da u ishodima tih procesa postoje neka ograničenja, a s time i praznine u mogućim masama.

Pre nego što su astronomi pronašli prve manje crne rupe, njihovo postojanje bilo je toliko sumnjino da su, kada su primetili da obližnju divovsku crvenu zvezdu nešto privlači, isprva odbacili mogućnost da bi to mogla biti malena crna rupa.

Primerice, ako se uruši zvezda mase manje od granične za koju proračuni daju da je približno 2,3 mase našeg Sunca, opšta teorija relativnosti predviđa da će postati neutronska zvezda ili beli patuljak, a ne crna rupa. Naime, opšta relativnost i standardni model fizike čestica predviđaju da postoji gornja granica za mase stabilnih neutronskih zvezda, koja iznosi približno 2,3 mase Sunca. To ne znači da u kolapsu zvezde mase manje od granične, pod nekim specifičnim okolnostima, ne može nastati crna rupa. Za očekivati je da se to ne događa, a modeli to potvrđuju. Donedavno nisu pronađene crne rupe nastale urušavanjem zvezda s masama manjim od od 5 Sunčevih.

Pre nego što su astronomi pronašli prve manje crne rupe, njihovo postojanje bilo je toliko sumnjino da su, kada su primetili da obližnju divovsku crvenu zvezdu nešto privlači, isprva odbacili mogućnost da bi to mogla biti malena crna rupa. No, Tarindu Džajašingve je to posmatrao iz drugačije perspektive. Kao doktorandu, mentor mu je rekao da je moguće da u svemiru postoje i male crne rupe, a on je to hteo istražiti. Analizirajući podatke različitih teleskopskih sistema i satelita, svoja umeća brusio je na istraživanju crvenog diva u sazvežđu Jednoroga, koji je bio u poslednjoj fazi svojeg života.

Brzina zvezde i način na koji ju je vukla gravitacija sugerisali su da pored nje postoji crna rupa. Izračunavanja su potvrdila da bi veličina tog nevidljivog saputnika mogla biti oko 3 Sunčeve mase.Baš kao što Mesečeva gravitacija iskrivljuje Zemljine okeane, uzrokujući da se oni izboče prema Mesecu i u suprotnom smeru od njega, proizvodeći plime i oseke, tako i crna rupa iskrivljuje zvezdu u oblik sličan lopti za američki nogomet, s jednom osom dužom od druge”, objasnio je astronom Tod Tompson, koji je u prošlosti pomogao da se pronađu neke druge male crne rupe.Najjednostavnije objašnjenje jeste da je reč o crnoj rupi – a u ovom slučaju je najjednostavnije objašnjenje ujedno i najverovatnije.”


Tod Tompson (OSU)

Budući da je iskrivljenje crvenog diva u oblik lopte za ragbi bilo ključno za otkriće crne rupe, zanimljivo je pokušati razumeti zašto se ono događa. Ako se pitate zbog čega se plima javlja na suprotnim stranama Zemlje, odnosno i na strani okrenutoj suprotno od Meseca, a ne samo na onoj okrenutoj prema njemu, dok se oseka javlja u područjima između (što vredi i za sistem crna rupa-divovska zvezde), pokušajte sebi predočiti neke ključne sile koje deluju na okeane na Zemlji. Pritom imajte na umu da je zvezda cela elastična, dok su na Zemlji to uglavnom samo vodene mase.

Naučnici decenijama nisu znali postoje li u svemiru ikakvi kandidati za manje crne rupe. Ako rezultati istraživanja, koje će biti objavljeno u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, budu potvrđeni, Jednorog će se pridružiti omanjem skupu od nekoliko drugih otkrivenih malenih crnih rupa.

Pre i iznad svega u ovom sistemu dva tela imamo delovanje privlačne sile gravitacije Meseca na Zemlju koja opada s kvadratom udaljenosti, pa je najsnažnija na delu Zemlje okrenutom prema Mesecu, a najslabija na suprotnom delu (plave strelice na slici dole). Osim toga imamo centrifugalnu silu zato što se cela Zemlja vrti oko zajedničkog središta masa Zemlje i Meseca, tzv. baricentra koji se nalazi između središta Zemlje i Meseca. Zbog toga se voda na Zemlji želi micati u smeru suprotnom od smera Mjeseca na liniji kojom su gravitacijom povezani Zemlja i Mesec (žute strelice na slici dole), slično kao što se voda u kanti koju vrtite oko sebe zalepi za dno kante na liniji vaša ruka-kanta. Konačno, imamo delovanje Zemljine gravitacije na okeane koje je svuda slično, a smer mu je prema središtu Zemlje.

Kada se sve te sile zbroje i oduzmu, dobijaju se rezultirajuće sile koje izgledaju kao na slici dole (debele tamno plave strelice). Plima i oseka raspoređuju se po Zemlji u skladu s tim strelicama. Ovo je pojednostavnjeni model, no ako ste ga shvatili, budite ponosni, jer je pitanje mehanizma plime i oseke jedno od onih koje profesori fizike znaju postavljati studentima na fakultetima.

Naučnici decenijama nisu znali postoje li u svemiru ikakvi kandidati za manje crne rupe. Ako rezultati istraživanja, koje će biti objavljeno u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, budu potvrđeni, Jednorog će se pridružiti omanjem skupu od nekoliko drugih otkrivenih malenih crnih rupa.Mislim da nas ovo područje istraživanja gura prema tome da stvarno mapiramo koliko u svemiru oko nas ima crnih rupa male, srednje i velike mase”, kaže Tompson.Jer svaki put kada pronađete neku, ona vam daje izvesne odgovore na pitanja koje zvezde se urušavaju, koje eksplodiraju, a koje se nalaze u sredini.”

Postoje dva glavna jaza na lestvici masa crnih rupa koje nastaju urušavanjem zvezda. Zvezdane crne rupe su crne rupe koje nastaju gravitacionim urušavanjem zvezda. Kada zvezde potroše svoju nuklearnu energiju koja stvara potisak ka spolja, njihov materijal se počinje urušavati pod privlačnim silama ogromne gravitacije koja nadvlada potisak. One imaju mase u rasponu od oko 5 do nekoliko desetaka Sunčevih masa.

No, neki modeli evolucije zvezda predviđaju da crne rupe s masama u dva raspona ne mogu neposredno nastati gravitacionim kolapsima zvezda. Oni se ponekad razlikuju kao donji i gornji maseni jaz, što približno predstavlja raspon od 2 do 5, odnosno od 50 do 150 Sunčevih masa. Ovde treba imati u vidu da je modeliranje kolapsa ultrakompaktnih objekata vrlo zahtevno i precizne predikcije treba uzimati sa zrnom soli.

Postojanje donjeg masenog jaza, odnosno manjka crnih rupa s malim masama, temelji se na tome da je do sada uočen mali broj kandidata s masama unutar nekoliko Sunčevih, a iznad maksimalne moguće mase neutronske zvezde. No, teorijska osnova za taj mogući jaz nije baš jasna. Stanje se može zakomplikovati činjenicom da su bilo kakve crne rupe pronađene u ovom rasponu masa mogle nastati spajanjem dvojnih neutronskih zvezdanih sistema, a ne zvezdanim kolapsom. Kolaboracija LIGO/Virgo izvestila je o tri moguća kandidata koji su se pojavili u njihovim posmatranjima gravitacionih talasa.

Kada se tome doda novo otkriće Jednoroga, može se zaključiti da možda postoji mnogo crnih rupa male mase koje trenutno ne gutaju nikakav materijal, stoga se ne mogu otkriti uobičajenim snimanjem u području rendgenskih zraka koje nastaju trenjem materijala nastalim prilikom takvog gutanja.

Raspon za gornji jaz u masama kreće se od 52 do 133 mase Sunca, a 150 Sunčevih masa smatra se gornjom granicom mase zvezda u trenutnoj eri svemira. Gornji jaz mase predviđen je sveobuhvatnim modelima kasne faze evolucije zvezda. Očekuje se da će s povećanjem mase supermasivne zvezde doći do faze u kojoj se javljaju tzv. supernove nestabilnosti zvezdanog para, tokom kojih stvaranje slobodnih elektrona i pozitrona u sudaru atomskih jezgara i gama-zraka privremeno smanjuje unutrnji pritisak koji se u jezgru zvezde opire gravitacionom urušavanju. Taj pad dovodi do delimičnog urušavanja, što zauzvrat uzrokuje jako ubrzano izgaranje u termonuklearnoj eksploziji i konačno dovodi do potpunog raspada zvezde koja za sobom ne ostavlja nikakav zvezdani ostatak – ni neutronsku zvezdu, ni crnu rupu.

(Izvor Indeks)

O autoru

Stanko

Ostavite komentar