Astronomen en kosmologen in de Verenigde Staten hebben het gedrag van een miljoen van de grootste zwarte gaten gevolgd en zijn tot de conclusie gekomen dat sterren volledig erdoorheen vallen en dat ze een waarnemingshorizon hebben die wordt voorspeld door Einsteins relativiteitstheorie, aldus een artikel gepubliceerd in het tijdschrift MNRAS.
“We hebben niet geprobeerd om erachter te komen welke vorm de waarnemingshorizon heeft, of deze solide is of, zoals collega's denken, eruitziet als een donzige 'streng' draad. We probeerden gewoon het eerste bewijs te vinden dat hij echt bestaat. Onze waarnemingen laten zien dat alle of bijna alle zwarte gaten een waarnemingshorizon hebben en dat materie feitelijk uit het waarneembare heelal verdwijnt op het moment dat het erdoorheen gaat. De relativiteitstheorie heeft de volgende test met succes doorstaan ”, zegt Ramesh Narayan van de Harvard University (VS).
Punt of gat?
De relativiteitstheorie voorspelt dat er zogenaamde singulariteiten in het heelal kunnen bestaan - punten met een oneindig hoge dichtheid en elke massa. De bekende zwarte gaten zijn een bijzonder geval van singulariteit.
Dergelijke objecten kunnen, in overeenstemming met het Penrose-Hawking-principe van "kosmische censuur", niet worden gezien, aangezien ze door de waarnemingshorizon van de rest van het universum zullen worden gescheiden. Met andere woorden, de singulariteit bevindt zich in een denkbeeldige bol, waaruit zelfs licht niet kan ontsnappen vanwege de supersterke aantrekkingskracht van het zwarte gat. De implementatie van dit principe is buitengewoon belangrijk voor de natuurkunde, aangezien de ontdekking van een "naakte singulariteit", althans in theoretische vorm, zou betekenen dat alle moderne natuurwetenschappen ongelijk hebben.
Meer recentelijk hebben theoretisch fysici gesuggereerd dat zwarte gaten geen singulariteit hoeven te zijn. Op het punt waar de singulariteit zou moeten zijn, kan er een superdicht object zijn, niet geïsoleerd van het omringende universum, maar onzichtbaar voor ons, of een "wormgat" - een tunnel die twee verschillende ruimtes met elkaar verbindt. Dit idee veroorzaakt tegenwoordig grote controverses onder kosmologen en astronomen, aangezien er nog geen bewijs is gevonden ten gunste van het bestaan of weerlegging van dit idee.
Narayan en zijn collega's hebben een ingenieuze manier gevonden om te testen of er een waarnemingshorizon bestaat voor zwarte gaten door te observeren hoe de grootste zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels sterren die hen naderen "opeten".
Promotie video:
Singulariteit verduidelijking
Wetenschappers vestigden de aandacht op het feit dat de gevolgen van de convergentie van een ster en een zwart gat in de aanwezigheid en afwezigheid van een waarnemingshorizon merkbaar anders zullen zijn. Als hij aanwezig is, zal de ster spoorloos verdwijnen en 'vallen' in een singulariteit die kleiner is dan een atoom, en bij afwezigheid zal de ster in botsing komen met een superdicht object dat de basis vormt van een zwart gat.
Als gevolg van deze botsing zal de materie van het licht op dit object 'smeren', het zal ophouden onzichtbaar voor ons te zijn en aanleiding geven tot een uitbraak die tientallen jaren zal duren en waarvan de helderheid op een unieke manier zal veranderen, in tegenstelling tot hoe supernovae of 'normale' zwarte uitstoten plaatsvinden. gaten. Door een voldoende groot aantal sterrenstelsels te observeren, kunnen we dus begrijpen of er superzware zwarte gaten bestaan zonder een waarnemingshorizon als hun helderheid sterk toeneemt en ze zichtbaar worden.
Om sporen van dergelijke "fakkels" te vinden, analyseerden wetenschappers beelden van meer dan een miljoen sterrenstelsels met bijzonder grote superzware zwarte gaten in de onmiddellijke nabijheid van de aarde, die de afgelopen vier jaar werden opgevangen door de geautomatiseerde Pan-STARRS-telescoop op Hawaï.
Narayan en zijn collega's hebben geen enkele dergelijke uitbraak geregistreerd, wat twee dingen betekent: dat de grootste zwarte gaten een waarnemingshorizon hebben en dat sterren er volledig door worden "opgeslokt" en voor altijd en spoorloos uit het zichtbare universum verdwijnen. Wetenschappers geloven dat kleinere zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels en hun kleinere "neven" van stellaire massa zich op een vergelijkbare manier gedragen.
Dit wordt ondersteund door het feit dat Pan-STARRS ten minste tien van dergelijke tijdelijke fakkels op het oppervlak van "zwarte gaten" had moeten registreren, als de theorieën over de vorming van dergelijke superdense objecten correct waren. In de nabije toekomst zullen Narayan en zijn collega's hun bevindingen testen op de LSST-surveytelescoop die in aanbouw is in Chili, die een veel groter aantal sterrenstelsels zal kunnen volgen dan het Hawaiiaanse observatorium.