В центре нашей Галактики Млечный Путь обитает Бегемот. Объект настолько массивный, что ничто не может избежать его гравитационного притяжения, даже свет. Фактически, мы думаем, что у большинства галактик есть одна из них. Это, конечно, сверхмассивные черные дыры.
Сверхмассивные чёрные дыры - это звезды, которые распались в сингулярность. Общая теория относительности Эйнштейна предсказала их существование. И эти черные дыры окружены тем, что известно как горизонт событий, который является своего рода точкой невозврата для чего-либо, приближающегося к черной дыре. Но на самом деле никто еще не доказал существование горизонта событий.
Некоторые теоретики полагают, что в центре галактик может лежать что-то еще, сверхмассивный объект, более странный, чем сверхмассивная черная дыра. Теоретики считают, что эти объекты каким-то образом избежали судьбы черной дыры и не превратились в сингулярность. У них не было бы горизонта событий, и вместо этого они имели бы твердую поверхность.
«Наша цель - превратить эту идею горизонта событий в экспериментальную науку и выяснить, существуют ли горизонты событий на самом деле или нет», - Паван Кумар, профессор астрофизики, Техасский университет в Остине.
Команда исследователей из Университета Техаса в Остине и Гарвардского университета занялись этой проблемой. Вэньбин Лу, Паван Кумар и Рамеш Нараян хотели пролить свет на проблему горизонта событий. Они задавались вопросом о твердом поверхностном объекте и о том, что произойдет, когда объект, такой как звезда, столкнется с ним. Они опубликовали свои результаты в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
«Наша цель - превратить эту идею горизонта событий в экспериментальную науку и выяснить, действительно ли существуют горизонты событий», - сказал в прессе профессор астрофизики Техасского университета в Остине Паван Кумар. релиз.
Поскольку черная дыра - это звезда, свернувшаяся в особенность, она не имеет площади поверхности и вместо этого имеет горизонт событий. Но если окажется, что другая теория верна, а объект имеет твердую поверхность вместо горизонта событий, тогда любой объект, сталкивающийся с ним, будет уничтожен. Команда предположила, что если звезда столкнется с этой твердой поверхностью и будет уничтожена, то газ звезды будет окутывать объект и ярко сиять месяцами или даже годами.
Если бы это было так, то команда знала, что искать. Они также выяснили, как часто это будет происходить.
«Мы оценили скорость падения звезд на сверхмассивные черные дыры», - сказал Лу в том же пресс-релизе. «Почти в каждой галактике есть один. Мы рассмотрели только самые массивные из них, которые весят около 100 миллионов солнечных масс и более. Их около миллиона в пределах нескольких миллиардов световых лет от Земли ».
Теперь им нужен был способ поиска этих объектов в небе, и они нашли его в архивах телескопа Pan-STARRS. Pan-STARRS - это 1,8-метровый телескоп на Гавайях. Этот телескоп недавно завершил обзор половины северного полушария неба. В этом обзоре Pan-STAARS провела 3,5 года в поисках переходных объектов в небе, которые осветляются, а затем исчезают. Они искали в архивах Pan-STARR временные объекты, которые имели предсказанную ими сигнатуру из звезд, столкнувшихся с этими сверхмассивными объектами с твердой поверхностью.
Трио предсказало, что в течение 3,5-летнего периода времени, зафиксированного съемкой Pan-STAARS, произойдет 10 таких столкновений, и они должны быть представлены в данных.
«Оказывается, он должен был обнаружить более 10 из них, если теория твердой поверхности верна». - Вэньбинь Лу, кафедра астрономии, Техасский университет в Остине.
«Учитывая скорость падения звезд на черные дыры и плотность чисел черных дыр в соседней вселенной, мы рассчитали, сколько таких переходных процессов должно было обнаружить Pan-STARRS за период эксплуатации 3,5 года. Оказывается, он должен был обнаружить более 10 из них, если теория твердой поверхности верна », - сказал Лу.
Команда не нашла ни одной вспышки, которую они ожидали увидеть, если теория твердой поверхности верна.
«Наша работа подразумевает, что у некоторых и, возможно, у всех черных дыр есть горизонты событий…» - Рамеш Нараян, Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики.
То, что может показаться неудачей, конечно же, не одно. Во всяком случае, не для Эйнштейна. Это представляет собой еще один успешный тест теории относительности Эйнштейна, показывающий, что горизонт событий, предсказанный в его теории, действительно существует.
Что касается команды, они еще не отказались от идеи. На самом деле, по словам Павана Кумара, профессора астрофизики Техасского университета в Остине, «наш мотив состоит не столько в том, чтобы установить наличие твердой поверхности, сколько в том, чтобы расширить границы знаний и найти конкретные доказательства того, что на самом деле горизонт событий вокруг черных дыр ».
«Общая теория относительности прошла еще одно критическое испытание». - Рамеш Нараян, Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики.
«Наша работа подразумевает, что у некоторых и, возможно, у всех черных дыр есть горизонты событий, и этот материал действительно исчезает из наблюдаемой вселенной, когда втягивается в эти экзотические объекты, как мы и ожидали десятилетиями», - сказал Нараян. «Общая теория относительности прошла еще одно критическое испытание».
Команда планирует продолжить поиск вспышек, связанных с теорией твердой поверхности. Их просмотр данных Pan-STARRS был только их первой трещиной в этом.
Они надеются улучшить свой тест с предстоящим Большим синоптическим телескопом (LSST), который будет построен в Чили. LSST - это широкоугольный телескоп, который будет снимать изображения ночного неба каждые 20 секунд в течение десятилетнего периода. Каждые несколько ночей LSST будет давать нам изображение всего доступного ночного неба. Это сделает изучение переходных объектов намного проще и эффективнее.
More reading: Взлет Супер Телескопов: Большой Синоптический Обзорный Телескоп
Источники:
- Звезды тихо падают в черные дыры или врезаются в нечто совершенно неизвестное?
- Звездные события разрушения поддерживают существование горизонта событий черной дыры
