A fost descoperită cea mai mică gaură neagră
A fost descoperită cea mai mică gaură neagră
pe 27 Aprilie 2008 (Duminică). Ultima actualizare pe 28 Aprilie 2008 (Luni)
 |
Doi oameni de ştiinţă ai NASA au descoperit gaura neagră cel mai puţin masivă. Aceasta este de doar 3.8 ori mai masivă decât Soarele nostru. Cum masa ei este foarte aproape de limita teoretică de jos de 1.4 mase solare pentru găuri negre, înţelegem de ce căutarea de găuri negre tot mai puţin masive reprezintă un test al teoriei noastre despre funcţionarea şi constituţia stelelor. |
Găurile negre au fascinat imaginaţia oamenilor încă de când au fost prezise de teoria generală a relativităţii a lui Einstein. El insuşi nu credea că vor fi descoperite vreodată. Totuşi, se cunosc în prezent foarte mulţi candidaţi la titlul de "gaură neagră", încât fizicienii nu se mai îndoiesc de realitatea lor. Se pare că în centrul fiecărei galaxii există o gaură neagră. De asemenea, stele masive după ce îşi consumă combustibilul nuclear se prăbuşesc sub influenţa gravitaţiei puternice devenind o gaură neagră. Totuşi, nu orice stea poate deveni o gaură neagră, ci numai cele care au masa de aproximativ 1.4 ori mai mare decât masa Soarelui nostru. Această limită se numeste limita Chandrasekhar, după numele fizicianului indian care a calculat-o în 1930 în timpul unei călătorii în Marea Britanie. Cum într-adevăr în natură nu se observase nici o gaură neagră cu o masă mai mică decăt limita prezisă de el, Chandrasekhar a primit premiul Nobel pentru fizică în anul 1983. Dacă o stea are o masă mai mică decât limita, ea poate rămâne o pitică albă, sau poate deveni o stea de neutroni. Stelele de neutroni sunt cele mai dense corpuri din Univers după găurile negre.
Înţelegem aşadar de ce detectarea experimentală de găuri negre cu mase tot mai mici este foarte importantă. Reprezintă un test direct al limitei Chandrasekhar, care provine la rândul ei din înţelegerea noastră actuală a materiei stelare.
Cea mai mică gaură neagră cunoscută în prezent are o masă de doar 3.8 ori mai mare decât cea a Soarelui nostru. Se află chiar în galaxia noastră, în sistemul binar XTE J1650+500. Sursa: NASA/CXC/A. Hobar, Physorg.
Gaura neagră ce deţinea până acum recordul de cea mai puţin masivă gaură neagră se numeşte GRO 1655-40 şi are aproximativ 6.3 mase solare. Gaura neagră descoperită acum se numşte J1650, are aproximativ 3.8 mase solare, cu o incertitudine de aproximatv 0.5 mase solare şi are un diametru de doar 24 de kilometri (cât un orăşel mic). J1650 se află în galaxia noastră. Este vorba de fapt de un sistem de două stele, denumit XTE J1650-500, descoperit în anul 2001 de stalitul Rossi X-ray Timing Explorer al NASA. Relativ repede oamenii de ştiinţă au înţeles că era vorba de o stea normală şi de o gaură neagră. Însă măsurarea precisă a masei găurii negre s-a dovedit a fi dificilă şi abia acum, şapte ani mai târziu, cei doi oameni de ştiinţă ai NASA, Nikolai Shoposhnikov şi Lev Titarchuk au prezentat rezultatele lor, la întâlnirea din 31 martie 2008 a diviziei de astrofizica energiilor înalte a Societăţii Americane de Astronomie, la Los Angeles, California.
Este interesat de remarcat că pe lângă aceste găuri negre, corpuri astronomice, oamenii de ştiinţă presupun că există şi găuri negre mai mici decât un atom, care de dezintegrează foarte repede, şi care ar exista în Univers drept rămăşite ale Big Bang-ului sau care ar putea fi produse poate în acceleratorul Large Hadron Collider. Unii oameni se tem că aceste găuri negre mici ar putea înghiţi Pământul (precum în acest articol), însă nu aveţi de ce vă face grijă. Masa lor este mai mică decât a unui atom, nu au cum să ne influenţeze gravitaţional, chiar dacă ar fi cumva produse în acceleratorul de particule.
Articol scris pentru pentru StiintaAzi.ro [www.stiintaazi.ro] de Adrian Buzatu, doctorand în fizica particulelor elementare la Univ McGill, Montreal, Canada, totodată absolvent al Colegiului Naţional "Fraţii Buzeşti" din Craiova.
Precizari:
Dimensiunea nucleului care colapseaza depinde puternic de foarte multi factori, printre care masa initiala totala si densitatea initiala a norului din care se formeaza galaxia, de neuniformitatile si turbulentele acestuia. Masa implicata in proces poate fi de obicei intre un milion si probabil zece miliarde de mase solare. Gradul de turbulenta determina daca se formeaza un singur corp central ultramasiv sau o populatie densa de stele supermasive, ciocnirile ulterioare avand insa acelasi rezultat: absorbtia tuturor stelelor din regiunea centrala intr-un singur corp, acesta avand dimensiuni comparabile cu 1-100 sisteme solare functie de masa. Materialul absorbit in proces (plasma de hidrogen si stele) este accelerat asimptotic spre viteza luminii; in procesul acceleratiei plasma (formata din protoni si electroni) pierde o parte din energie sub forma de radiatii electromagnetice din ce in ce mai energice (X, gama) acestea exercitand o presiune asupra materialului exterior care tinde sa cada spre zona centrala la fel cum radiatia produsa in miezul unei stele incalzeste si sustine straturile exterioare ale acesteia, incalzindu-le si determinindu-le sa emita la randul lor radiatie mai putin energica, pana la iesirea in exterior a acesteia. Ceea ce vedem sub forma unui quasar este exact aceasta radiatie, dupa ce a fost captata si re-emisa de miliarde de ori de materialul din jurul nucleului. S-a calculat ca aproximativ 40% din masa captata intr-o gaura neagra este pierduta sub forma acestor radiatii, ceea ce face din gaurile negre cel mai eficient proces energetic de conversie a masei in energie din universul cunoscut.
Imaginati-va o zona in care, inca de la inceputul formarii galaxiei, densitatea era atat de mare incat se formau in majoritate stele supermasive, extrem de apropiate (pentru a avea o imagine incercati sa va imaginati mii de stele inghesuite intr-un spatiu echivalent cu marimea sistemului solar), cu o durata de viata foarte scurta (milioane, si nu sute de milioane sau miliarde de ani), unele ciocnindu-se intre ele, iar altele dupa epuizarea combustibilului nuclear explodand in supernove, iar nucleele ramase colapsand in goluri negre, ulterior ciocnindu-se datorita undelor de soc provenind de la supernovele invecinate. Asta fara a lua in considerare chiar centrul vartejului, unde chiar de la inceput se formeaza un fel de stea ultramasiva, probabil de milioane de mase solare, care arde extrem de rapid si de violent, sau mai probabil nici nu are timp sa se aprinda, colapsand sub propria greutate mai repede decat ar putea-o sustine energia de fuziune a miezului. Iar in afara acesteia, sa privim ce se intampla la o densitate de milioane de stele pe parsec cub. La o asemenea densitate a populatiei de stele, undele de soc ale supernovelor produc perturbatii suficient de puternice pentru a modifica orbitele initiale (care si asa ar fi fost oricum extrem de instabile datorita distantelor foarte mici) ciocnirea unora dintre stele si dezagregarea lor, material ulterior absorbit de golurile negre proaspat formate, intr-un fel de reactie in lant, soldata cu acumularea de material si cresterea in dimensiuni a golurilor negre pana la absorbtia si contopirea tuturor stelelor din regiunea centrala (miliarde de stele intr-un spatiu de cativa zeci de ani-lumina diametru) intr-un singur gol negru supermasiv. Asta indiferent daca consideram golul negru ca fiind conform teoriei clasice sau celeilalte (teoria gravastar), deoarece cele doua teorii nu au "preferinte" in privinta modului de formare.
Procese de genul acestuia sunt vizibile spre marginile universului observabil, si poarta numele de "quasari"
fiiecare galaxie are o gaura neagra, de ce?
De foarte mult timp ma fascineaza acest subiect. Sunt si ceva contradictii in teorii, ceea ce m-a facut ca in urma cu mai multi ani sa emit o ipoteza, care s-ar putea sa fi fost confirmata in 2002 (am descoperit ulterior, abia prin 2007).
Pe scurt: Formarea acestor obiecte prin colaps gravitational produce si o incetinire a timpului local. Cu alte cuvinte, materialul de constructie al gaurii negre ar colapsa spre el insusi din ce in ce mai lent, pentru un observator exterior aratand ca si cum ar "ingheta" imediat inainte de a trece de o densitate critica. Dar.... Nu_Numai_Pentru_un Obs._Exterior. Timpul local este de asemenea incetinit, pana la 0. Deci o gaura neagra nu se poate forma, formarea ei fiind intrerupta aici. Materia continua sa colapseze, dar timpul propriu este incetinit pana la anulare, adica asa cum stim toti, conform unei celebre fraze, continua "indefinit". Trecerea barierei oriz.evenimentelor s-ar face astfel dincolo de infinit in viitor, (un punct ipotetic aflat dincolo de valoarea infinit a axei timpului). Va rog sa cititi aceasta de mai multe ori, pentru ca este greu de digerat, si am discutat cu multi.
Consecinta imediata: Astrul care colapseaza apare inghetat in evolutie, ca o sfera cu densitatea data de formula razei gravitationale (daca e corecta)si masa proprie. Miezul acesteia "cade" de asemenea spre orizontul evenimentelor, deci dinspre centru spre margine, lasand interiorul gol. Un univers DeSitter ramane in interior.
Ipoteza aceasta a fost descoperita si de altii, Mazur si Mottola, in 2002. Bineinteles, acestia au si aparatul matematic pentru argumentatie.
Ce ziceti?
Ma bucur, Mihai, si multumesc pentru interebare. Presa romaneasca intr-adevar nu a adus toate argumentele, dar noi, la StiintaAzi.ro, ne straduim sa raspundem prompt la comentarii si intrebari, atat pe site, cat si pe Forum, la www.StiintaAzi.ro/Forum. Sper sa mai vii cu intrebari.
Multumesc pentru raspuns, da, e mai clar. Macar am gasit o explicatie stiintifica si logica in final a faptului ca LHC nu va produce gaura neagra si chiar daca ar produce n-ar putea inghite Pamantul. Partea cu coliziunile din atmosfera e noua, acum am aflat-o (de la dvs:D)...
In primul rand, teoria prezice ca pe langa aceste gauri negre cosmice, la care se refera articolul, ar exista si gauri negre si mai mici, mai mici ca un atom. Acestea insa nu au fost inca descoperite si obsevate experimental. Poate exista, poate nu. Dar daca ar exista, atunci ele s-ar dezintegra imediat, emitand lumina si materie in toate partile. Asadar, chiar daca la LHC s-ar produce gauri negre microscopice (atentie, microscopice) ele tot nu ar fi periculoase pentru CERN. Pe langa acest motiv, mai exista si motivul cu ca in atmosfera au loc mereu coliziuni de milioane de ori mai intense decat la LHC si Pamantul inca este aici. LHC-ul nu face decat sa reproduca fenomene ce au deja loc in natura, numai ca le reproduce la o energie de un milion de ori mai mica, dar le reproduce in mod repetitiv, iar si iar, pentru a fi studiate bine.
Sper ca este un pic mai clar acum, intrebarea ta este foarte buna.
Intrebare: si daca experimentul de la Geneva este ceva doar in "miniatura" (ca sa zic asa), de unde au scos-o aia ca se pot forma gauri negre care sa ne inghita, cand cea mai mica e de 1,4 ori mai mare decat Soarele?