Na začátku šedesátých let astronomové objevili monstrum.
Něco v souhvězdí Panny vylévalo rozhlasové vlny, ale původně nebyl vidět žádný protějšek ve viditelném světle. To se změnilo, když pozorovatelé Použili některé chytré techniky Chcete -li zahlédnout slabou modrou „hvězdu“ sedící v přesné poloze zdroje rádia. Nakonec byli schopni zjistit, že tento objekt, nazývaný 3C 273, nebyl vůbec hvězdou, ale spíše něco, co moc cizinec našel ohromující dva miliardy světelných let od Země.
Abychom byli viditelný napříč takovými obrovskými úseky prostoru, musel být „kvazi-hvězdný objekt“ (zkráceně kvasar) 3C 273 převážně jasný. Vědci se nakonec usadili na krmení černé díry v srdci dalekosáhlé galaxie jako nejpravděpodobnějšího motoru směšné svítivosti 3C 273. A to nebylo jen žádný černá díra, ale pozitivně brobdingnagian, pravděpodobně obsahující 900 milionů časy hmoty našeho slunce.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
Od té doby jsme našli mnohem více takových supermassivních černých děr. Ve skutečnosti to do 80. let začali mít podezření každý Velká galaxie měla ve středu supermassivní černou díru. Díky pozorováním z Hubble Space Telescope a dalších zařízení nyní víme, že to je pravda – což znamená, že v pozorovatelném vesmíru by mohlo být tolik jako bilion takových obrů.
A mohou být masivní – velmi, velmi masivní. Mnoho z nich bylo nalezeno s miliardami více než sluneční hmoty a nejsilnější může být ještě vyšší.
To přirozeně vyvolává otázku: jak velký může člověk získat?
Odpověď na to však je trochu složitější. Pomyslná horní hranice by se mohla objevit z měření hmoty pro mnoho černých děr, ale taková pozorování jsou obtížná a často se spoléhají na nepřímé důkazy a neúplné účetnictví o všech zúčastněných fyzice. S ohledem na to však tento přístup naznačuje, že největší černé díry se vycházejí z několika desítek miliard solárních mas – to je stejně statné jako malá galaxie! Je známa pouze hrstka těchto ultraheavy váhA nejistoty v jejich masách mohou být poměrně velké.
Je však možné, že někteří by mohli být ještě větší? Koneckonců, v zásadě by černá díra mohla růst bez konce, protože tyto objekty získávají hmotu tím, že jí cokoli a všechno, co se příliš blíží; Pokud byste mohli nějakým způsobem nabídnout celý vesmír jako jídlo, černá díra by ji šťastně konzumovala.
Ale hromadění celého vesmíru na talíři černé díry není samozřejmě příliš realistické. Podle výzkumu zveřejněného v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti: Dopisy v roce 2015Za fyzicky možných (ale nepravděpodobně ideálních) podmínek by teoretická horní hranice pro krmení, pěstování černé díry, by měla být neuvěřitelná 270 miliard Solární masy! Pravděpodobněji však největší, co kdy najdeme, bude blíže k pouhým asi 50 miliardám.
Nesrovnalost se scvrkává na to, jak blízko se musí objekt dostat k černé díře, aby byl vtáhnut dovnitř. Dokonce i největší černé díry jsou jen několik desítek miliard kilometrů napříč – v podobném měřítku jako velikost naší sluneční soustavy – což je na kosmickém stádiu malé. Z dálky jste z jejich gravitace naprosto v bezpečí. Pokud by naše slunce najednou nahradila černá díra sluneční hmoty, měli bychom fatální problémy-jako je to, že zmrazení k smrti-ale naše pádení by nebylo jedním z nich; Země a další planety by pokračovaly ve svých oběžných drahách, jako by se nic nezměnilo. Podobně naše galaxie Mléčné dráhy má centrální supermassivní černou díru Volal Sgr A* (prohlásil „Střelci Agittarius“), to je asi čtyři miliony solárních hmot. Je to od nás asi 26 000 světelných let, ale to nám způsobuje vůbec žádnou úzkost.
To opravdu znamená, že je poněkud vzácné, že se něco spadne do černé díry – a i když se to stane, mechanika není přímá. Většina materiálu se nebude vrhnout do hlavy do Maw Cosmic Dumpster. Místo toho se jeho orbitální rychlost zvyšuje, když padá směrem k černé díře, takže šíleně víří kolem kompaktního objektu. Tato záležitost zajatá bude tvořit zploštělý disk s názvem Accretion Disk.
Na disku, materiál blíže v vůli oběžné dráhy rychleji, než je hmotnější. To generuje neuvěřitelné tření a zahřívá disk na miliony stupňů. Věc, která horká svítí, to prudce svítí, což je jeden ze způsobů, jak můžeme detekovat černé díry na prvním místě: ačkoli jsou neviditelné, je možné vidět vliv na nedaleký materiál, dokonce i v celém vesmíru, stejně jako u 3C 273.
Disk může být tak horký, že materiál v něm může být ve skutečnosti odfouknut intenzivním zářením. Disky mohou mít silná magnetická pole, která mohou také odtáhnout hmotu. Společně tyto účinky omezují, jak rychle se může černá díra nakrmit: množství infallingového materiálu může způsobit, že disk bude tak velký a horký, že odrazuje jakoukoli další blížící se hmotu. Tomu se říká Eddington Limit; Přemýšlejte o tom, jak rychle může černá díra jíst bez – a prominout nejednotnost, ale analogie je analogií – vyvolávat ji zpět.
Trvá tedy čas, než černá díra roste. A čas je omezený: vesmír měl konečný začátek. V nejlepším případě má černá díra 13,8 miliardy let – věk vesmíru – k tomu, aby se vyskytl – a a Nejčasnější důkazy, které jsme našli pro datum černých děr na několik set milionů let po té dobědále omezující jejich kosmické krmení šílenství.
V těchto časových omezeních by dnes měla být největší černá díra větší než 270 miliardkrát větší než hmotnost slunce. A to je pouze Pokud se veškerá jeho surovina otáčí stejným směrem jako Spin černé dírykterý působí jako trávicí pomůcka, což umožňuje rychlejšímu poklesu materiálu. Pokud se černá díra netočí nebo materiál spadne v opačném směru, než je to rotace, horní hranice klesá na 50 miliard solární hmotnosti.
Toto menší číslo je skutečně v ballparku z černých otvorů s nejvyšší hmotností, které jsme detekovali. Někteří, stejně jako jeden zvaný ton 618, se zdají být o něco větší, ale v tomto čísle je hodně nejistotyA spodní limit je pravděpodobně také trochu běžný.
Spěchám, abych dodal, že navzdory celé této podrobné diskusi o tom, jak černé díry večeřejí na hmotě, mohou také růst jiným způsobem prostřednictvím kosmického kanibalismu: Když se srazí galaxieJejich individuální supermassivní černé díry se mohou nakonec spadnout a spojit se, aby se staly jedinou, ještě větší černou dírou. To je záchranář! Ale opravdu obrovské černé díry jsou tak vzácné-nikdy nemyslí ještě vzácnější vyhlídka na jejich sloučení-že je nepravděpodobné, že by to výrazně rozšířilo hranice růstu černé díry.
Neočekáváme tedy, že najdeme jednoho většího než ty, které jsme již podařilo měřit. Ale vesmír je chytřejší než my, a je stále možné, že by mohla existovat ještě kolosální černá díra. Pokud ano, dá to astronomům šanci udělat svou oblíbenou věc: Vraťte se k jejich předpokladům a pokuste se přijít na to, co jim chybělo, a dozvědět se více o těchto monstruonech v tomto procesu. Tímto způsobem rostou naše znalosti a doufejme, že to není horní hranice.
