I midten af vores Mælkevej-galakse bor en behemoth. Et objekt, der er så massivt, at intet kan undslippe dens tyngdekrafttrækning, ikke engang lys. Faktisk tror vi, at de fleste galakser har en af dem. De er selvfølgelig supermassive sorte huller.
Supermassive sorte huller er stjerner, der er kollapset til en singularitet. Einsteins generelle relativitetsteori forudsagde deres eksistens. Og disse sorte huller er omgivet af det, der er kendt som en begivenhedshorisont, som ligner det punkt, hvor man ikke vender tilbage for noget, der kommer for tæt på det sorte hul. Men ingen har faktisk bevist eksistensen af begivenhedshorisonten endnu.
Nogle teoretikere mener, at noget andet kan ligge i centrum af galakser, en supermassiv objektbegivenhed fremmed end et supermassivt sort hul. Teoretikere mener, at disse genstande på en eller anden måde har undgået et sort huls skæbne og ikke er kollapset i en enestående. De ville ikke have nogen begivenhedshorisont og ville have en solid overflade i stedet.
”Hele vores punkt her er at gøre denne idé om en begivenhedshorisont til en eksperimentel videnskab og finde ud af, om begivenhedshorisonter virkelig eksisterer eller ej,” - Pawan Kumar, professor i astrofysik, University of Texas i Austin.
Et team af forskere ved University of Texas i Austin og Harvard University har løst problemet. Wenbin Lu, Pawan Kumar og Ramesh Narayan ville kaste lys over begivenhedshorisontproblemet. De spekulerede på den faste overfladegenstand, og hvad der ville ske, når en genstand som en stjerne kolliderede med den. De offentliggjorde deres resultater i de månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society.
”Hele vores punkt her er at gøre denne idé om en begivenhedshorisont til en eksperimentel videnskab og finde ud af, om begivenhedshorisonter virkelig eksisterer eller ej,” sagde Pawan Kumar, professor i astrofysik ved University of Texas i Austin, i en presse frigøre.
Da et sort hul er en stjerne, der er kollapset i en entydighed, har det intet overflade og har i stedet en begivenhedshorisont. Men hvis den anden teori viser sig at være sand, og objektet har en solid overflade i stedet for en begivenhedshorisont, ville ethvert objekt, der kolliderer med det, blive ødelagt. Hvis en stjerne skulle kollidere med denne hårde overflade og blive ødelagt, formodede holdet, ville gasen fra stjernen indhylle genstanden og skinne lyst i måneder eller endda år.
Hvis det var tilfældet, vidste teamet, hvad de skulle se efter. De udarbejdede også, hvor ofte dette ville ske.
”Vi estimerede antallet af stjerner, der falder ned på supermassive sorte huller,” sagde Lu i samme pressemeddelelse. ”Næsten hver galakse har en. Vi betragtede kun de mest massive, der vejer ca. 100 millioner solmasser eller mere. Der er omkring en million af dem inden for et par milliarder lysår fra Jorden. ”
Nu havde de brug for en måde at søge på himlen efter disse objekter, og de fandt det i arkiverne til Pan-STARRS-teleskopet. Pan-STARRS er et 1,8 meter teleskop på Hawaii. Dette teleskop afsluttede for nylig en undersøgelse af halvdelen af den nordlige halvkugle af himlen. I denne undersøgelse brugte Pan-STAARS 3,5 år på at lede efter kortvarige objekter på himlen, objekter, der lyser op og derefter falmer. De søgte i Pan-STARR-arkiverne efter kortvarige objekter, der havde den underskrift, de forudsagde fra stjerner, der kolliderede med disse supermassive, hårde overflader.
Trioen forudsagde, at 10 af disse kollisioner ville forekomme i den 3,5-årige tidsramme, der blev fanget af Pan-STAARS-undersøgelsen, og skulle være repræsenteret i dataene.
”Det viser sig, at det burde have fundet mere end 10 af dem, hvis teorien med hård overflade er sand.” - Wenbin Lu, institut for astronomi, University of Texas i Austin.
”I betragtning af antallet af stjerner, der falder ned på sorte huller og antallet af tætheder af sorte huller i det nærliggende univers, beregnet vi, hvor mange sådanne transienter Pan-STARRS skulle have detekteret i en driftsperiode på 3,5 år. Det viser sig, at det burde have opdaget mere end 10 af dem, hvis teorien med hård overflade er sand, ”sagde Lu.
Holdet fandt ingen af de opblussen, de forventede at se, om den hårde overfladeteori er sand.
”Vores arbejde indebærer, at nogle og måske alle sorte huller har begivenhedshorisonter…” - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Hvad der kan se ud som en fiasko, er ikke selvfølgelig en. Ikke for Einstein, alligevel. Dette repræsenterer endnu en succesrig test af Einsteins teori om generel relativitet, der viser, at den hændelseshorisont, der er forudsagt i hans teori, ser ud til at eksistere.
Med hensyn til holdet har de ikke forladt ideen endnu. Faktisk ifølge Pawan Kumar, professor i astrofysik, University of Texas i Austin, “Vores motiv er ikke så meget at fastslå, at der er en hård overflade, men at skubbe grænsen for viden og finde konkrete beviser for, at der virkelig er en begivenhedshorisont omkring sorte huller. ”
”Generel relativitet har bestået en anden kritisk test.” - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
”Vores arbejde indebærer, at nogle og måske alle sorte huller har begivenhedshorisonter, og at materiale virkelig forsvinder fra det observerbare univers, når det trækkes ind i disse eksotiske objekter, som vi har forventet i årtier,” sagde Narayan. ”Generel relativitet har bestået en anden kritisk test.”
Holdet planlægger at fortsætte med at kigge efter opblussen, der er forbundet med hard -face-teorien. Deres kig på Pan-STARRS-dataene var bare deres første knæk på det.
De håber på at forbedre deres test med det kommende Large Synoptic Survey Telescope (LSST), der bygges i Chile. LSST er et bredt felt-teleskop, der fanger billeder af nattehimmelen hvert 20. sekund over en ti-årig rækkevidde. Hver par nætter giver LSST os et billede af hele den tilgængelige nattehimmel. Dette vil gøre undersøgelsen af kortvarige objekter meget lettere og effektiv.
Mere læsning: Rise of the Super Telescope: The Large Synoptic Survey Telescope
Kilder:
- Faldt stjerner roligt i sorte huller, eller går ned i noget, der er helt ukendt?
- Begivenheder i stjerneforstyrrelser understøtter eksistensen af begivenhedshorisonten i sorte hul
