Gadsimtiem ilgi zinātnieki iztēlojās masīvus un blīvus objektus, kuru gravitācija
būtu tik spēcīga, ka ierautu iekšā visu - pat gaismu.
Tie būtu burtiski kā melni caurumi kosmosā.
Bet tikai pēdējos gadu desmitos astronomi ir pārliecinoši pierādījuši to eksistenci.
Mūsdienās Habla teleskops ļauj zinātniekiem pētīt melno caurumu radītos efektus,
iegūt to apkārtnes attēlus
un gūt aizraujošu ieskatu mūsu kosmosa attīstībā.
Eiropas Kosmosa aģentūra un NASA piedāvā
Hubblecast 43. epizode: Habla teleskops un melnie caurumi
Prezentē Dr J, viņš arī Dr Džojs Liske
Sveiciens visiem, un laipni aicināti Hubblecast.
Zinātniskajā fantastikā melnos caurumus bieži attēlo kā sava veida bīstamus draudus
drošībai visā Visumā,
gluži kā milzu putekļusūcējus, kas iesūc sevī visu pastāvošo.
Šajā epizodē mēs atdalīsim izdomu no faktiem, un palūkosimies uz
patieso zinātni par melnajiem caurumiem un kādu ieguldījumu tajā devis Habla teleskops.
Melnajiem caurumiem ir dažādi izmēri. Par mazākajiem ir pārliecinoši pierādījumi kopš 1970-jiem gadiem.
Tie veidojas, kad milzīga zvaigzne eksplodē savas dzīves beigās.
Zvaigznes ārējie slāņi tiek nosviesti, bet zvaigznes kodols sabrūk pats sevī, veidojot neticami blīvu lodi.
Piemēram, melnajam caurumam ar tādu pašu masu kā Saulei
rādiuss būtu tikai dažus kilometrus liels.
Šie melnie caurumi jūs neiesūktu, ja vien jūs nenonāktu ļoti tuvu tiem.
Patiesībā, pretēji plaši izplatītam uzskatam, melnais caurums Saules lielumā
nerada lielāku gravitācijas spēku kā pati Saule.
Bet zvaigžņu izcelsmes melnie caurumi ir tikai daļa no stāsta.
Jau pirms Habla teleskopa palaišanas kosmosā
astronomi bija ievērojuši, ka daudzu galaktiku centrs
ir daudz blīvāks un spožāks nekā varētu gaidīt.
Un tāpēc viņi sprieda, ka šo galaktiku centros jābūt
kādiem milzīgiem, masīviem objektiem,
kas rada papildu gravitācijas spēku.
Vai šie objekti varētu būt supermasīvi melnie caurumi -
melnie caurumi, kuru masa ir miljoniem vai pat miljardiem reižu lielāka nekā zvaigžņu izcelsmes melnajiem caurumiem?
Jeb bija iespējams vienkāršāks, ne tik eksotisks izskaidrojums, piemēram, milzīgas zvaigžņu kopas?
Diemžēl tajā laikā teleskopi vēl nebija pietiekami spēcīgi,
lai redzētu pietiekami daudz detaļu un atrisinātu šo mīklu.
Par laimi, jau tapa Habla teleskops, kā arī virkne citu augsto tehnoloģiju teleskopu.
Kad plānoja uzbūvēt kosmisko teleskopu,
supermasīvo melno caurumu meklēšana bija viens no tā galvenajiem mērķiem.
Daži no Habla agrīnajiem novērojumiem 1990-jos gados tika veltīta šiem blīvajiem, spožajiem galaktiku centriem.
Tur, kur virszemes teleskopi redzēja tikai zvaigžņu jūkli, Habls spēja izšķirt detaļas.
Šo galaktiku centros Habla teleskops atklāja rotējošus gāzes un putekļu diskus.
Kad Habla teleskops novēroja disku netālās galaktikas Mesjē 87 centrā,
astronomi ievēroja, ka tā krāsa abās pusēs nav gluži vienāda.
Viena puse bija zilāka, bet otra - sarkanāka,
no tā zinātnieki secināja, ka disks ļoti ātri rotē.
Tā notiek tāpēc, ka gaismas viļņa garums mainās, ja gaismu izstarošais objekts atrodas kustībā.
Padomājiet, kā pazeminās ātrās palīdzības sirēnas skaņas tonis, kad tā pabrauc jums garām.
Attālums starp skaņas viļņiem ir lielāks, kad transportlīdzeklis attālinās.
Līdzīgi, ja objekts virzās uz jūsu pusi, gaismas viļņa garums samazinās, un gaisma kļūst zilāka;
ja tas virzās prom, vilnis izstiepjas, padarot gaismu sarkanāku.
Tas ir zināms kā Doplera efekts.
Tātad, nosakot, cik liela ir krāsas nobīde abās diska pusēs,
astronomi varēja noteikt diska rotācijas ātrumu.
Un izrādījās, ka disks griežas ar ātrumu simtiem kilometru sekundē.
Tas savukārt ļāva astronomiem secināt, ka pašā viducī atrodas
kāds objekts ar masu, kas ir divus līdz trīs miljardus reižu lielāka par Saules masu,
un tas, ļoti iespējams, ir supermasīvs melnais caurums.
Kopā ar daudziem citiem novērojumiem
tas bija galvenais pierādījums, kas noveda pie uzskata, ka
supermasīvi melnie caurumi atrodas lielākajā daļā, ja ne visās
milzu galaktikās, tai skaitā mūsu pašu Piena Ceļa galaktikā.
Tiktāl viss būtu labi. Bet šis pētījums tika veikts pirms gandrīz 20 gadiem - kā tas saistās ar šodienas zinātnes sasniegumiem?
Kopš tā laika zinātne par melnajiem caurumiem ir ievērojami attīstījusies. Tagad noslēpums vairs nav melno caurumu pastāvēšana,
bet gan to dīvainā uzvedība.
Piemēram, Habla novērojumi palīdzēja noskaidrot, ka
supermasīvu melno caurumu masa ir cieši saistīta ar saimniekgalaktikas masu.
Jo lielāks melnais caurums, jo lielāka galaktika. Parādības iemesls pagaidām nav skaidrs.
Supermasīvs melnais caurums ir diezgan liels, un tajā ietilpst daudz matērijas,
bet jāatceras, ka, salīdzinājumā ar saimniekgalaktiku, patiesībā tas ir niecīgs.
Telpas apgabals, kuru vistiešāk un uzreiz ietekmē
supermasīvs melnais caurums, faktiski ir apmēram miljons reižu mazāks par galaktiku, kurā tas atrodas.
Tā ir apmēram tāda pati atšķirība kā starp šo monētu un veselu pilsētu.
Tāpēc ir diezgan grūti iedomāties procesus, kas varētu ilgstoši saistīt abus objektus.
Tas šobrīd ir liels zinātnisks uzdevums - noskaidrot, kas notiek, un kāpēc abas parādības ir saistītas.
Vai melnie caurumi regulē galaktiku izmērus, vai arī galaktikas regulē melno caurumu lielumu?
Jeb notiek kaut kas pavisam cits?
Pagaidām astronomi nezina atbildi, bet viņi cītīgi strādā, lai to noskaidrotu.
Bet ir vēl viens interesants, un, iespējams, ar melnajiem caurumiem saistīts noslēpums,
kas astronomiem liek kasīt pakausi.
Kad viela krīt melnajā caurumā,
tā veido lielu rotējošu disku, kas uzkarst un izdala spēcīgu starojumu.
Jo vairāk vielas krīt melnajā caurumā, jo šis starojums ir spēcīgāks.
Šos aktīvos, vielu uzkrājošos melnos caurumus sauc par kvazāriem,
un tie ir vieni no visspožākajiem un visjaudīgākajiem objektiem Visumā.
Lieta tāda, ka kvazārs var kļūt tik rijīgs, ka tā starojums ir pietiekami spēcīgs,
lai aizpūstu prom visu gāzi un putekļus, ar kuriem tas "barojas".
Tāpēc šķiet, ka pastāv dabiska augšējā robeža ātrumam, ar kādu melnais caurums var augt.
Tas nozīmē, ka patiešām lieliem un ļoti jaudīgiem kvazāriem
agrīnajā Visumā nevajadzētu būt sastopamiem,
jo vienkārši nebūtu bijis pietiekami daudz laika, lai izveidotos
supermasīvs melnais caurums, kas ir nepieciešams, lai "darbinātu" kvazāru.
Bet nesenie atklājumi rāda, ka kvazāri pastāvēja jau agrīnajā Visumā,
tikai aptuveni miljards gadus pēc Lielā Sprādziena, kas ir daudz agrāk nekā bijām gaidījuši.
Un tā, lūk, radies vēl viens noslēpums, ar kuru astronomiem jātiek galā.
Tā, palīdzot noskaidrot vienu melno caurumu mīklu, Habla teleskops ir pavēris pilnīgi jaunu pētniecības jomu,
kas galu galā mums dos labāku izpratni par Visuma vēsturi.
Ar jums bija Dr J un Hubblecast ir galā.
Daba kārtējo reizi mūs ir pārsteigusi, pārsniedzot pat drosmīgākās iztēles robežas.
ESA/Hubble subtitri, tulkoja Ilgonis Vilks