Pikka aega tundus, et salapärased mustad augud eksisteerivad eranditult teoreetiliste füüsikute mõtetes. Nüüd on tänu moodsa teaduse saavutustele selgeks saanud: need on tõesti olemas. 14. septembril 2015 võnkusid gravitatsioonilained esmakordselt Ameerika LIGO detektorites kosmoseaega. Albert Einsteini (1879–1955) 100 aastat varem ennustatud kosmoseaja lainetuse tõestus on samal ajal ka mustade aukude füüsilise olemasolu eksperimentaalne tõestus.
Esimene mõõdetud signaal GW150914 tekkis kahest mustast august 36 ja 29 päikesemassiga, mis kunagi ümbritsesid binaarset tähesüsteemi kujul, kuni nad lõpuks ühinesid 62 päikesemassiga objektiks.
Mõni kuu hiljem salvestasid teadlased gravitatsioonilaineid allikast GW151226 sarnasest süsteemist. Need sündmused šokeerisid tohutult ruumi-aja struktuuri. Ja muljetavaldavalt kinnitasid nad selle tundmatu kosmilise koletise olemasolu.
Mida aga tavainimene mustadest aukudest teab? Ainult mõned faktid, mis kunagi kooli astronoomia tundides teada said. Proovime seda teadmiste tühimikku kompenseerida. Tutvustame 10 parimat huvitavat fakti kosmose mustade aukude kohta.
10. Võib olla lõpmata suur
Ülisuurused mustad augud võivad ulatuda 105–1010 päikesemassi. Endiselt pole selge, kuidas need tekkisid ja arenesid. Teadlaste sõnul on peaaegu igas galaktika keskpunktis supermassiivne must auk.
Sellesse kategooriasse kuulub ka must auk, mis asub Linnutee keskel 3,6 miljoni päikesemassiga. Kui musta auku ümbritseb pöörlev gaasitolmu ketas, võib asi kuumeneda ja hakata väga eredalt hõõguma. Selliseid nähtusi nimetatakse Seyferti galaktikateks või kvaasariteks.
9. Need on vaevumärgatavad
Mustaid auke on raske leida, kuna need ei kiirga valgust. Läbivad valgusekiired kalduvad nende orbiidilt tohutu gravitatsioonijõu tõttu. Samuti on mustad augud, mis “magavad” ja muutuvad aktiivseks alles siis, kui mateeria läheneb.
Kuna mustad augud neelavad kogu valguse, nagu seda teevad paljud taevas läikivad kosmoseobjektid, ei saa astronoomid neid otseselt kindlaks teha. Kuid seal on mõned klahvid, mis näitavad musta augu olemasolu.
Ühelt poolt meelitab musta augu tugev gravitatsioon kõiki ümbritsevaid objekte. Astronoomid kasutavad neid ebakorrapäraseid liikumisi, et järeldada läheduses nähtamatu koletise olemasolu.
Või võivad objektid pöörduda musta augu ümber ja astronoomid võivad musta augu tiitlile kandidaadi leidmiseks otsida tähti, mis ei paista üldse liikuvat. Nii tuvastasid astronoomid 2000. aastate lõpus Amburi A kui musta augu.
8. Mustad augud - hiiglaslikud tolmuimejad
Mõned teadlased nimetavad mustade aukude hiiglaslikke mateeriaklastrid väga väikeses ruumis. Nad tunnistavad ka seda mustad augud toimivad nagu ülitugev kosmustolmuimeja.
Nad meelitavad ainet ja absorbeerivad seda siis halastamatult nagu lihasööja taim sügavas õhuavas. Samuti püüavad nad tähti, kui nad satuvad sellise musta augu tõmbevööndisse. Sellisel juhul pöörleb tähematerjal ümber musta augu, soojeneb ja helendab eredalt enne selle kadumist.
2010. aastal vaatasid teadlased teleskoobiga, kuidas hiiglaslik must auk sõna otseses mõttes tähe rebis.
7. Mõjuta aega
Einsteini relatiivsusteooria kohaselt kulgeb erinevate vaatlejate aeg erinevalt. Valguse kiirusele lähedasel kiirusel voolab aeg liikuva keha jaoks aeglasemalt. See tähendab, et valguse kiirus on absoluutne väärtus, mille saavutamine on ebareaalne, ja aeg on alati suhteline.
Ühel ajal jõudis Einstein järeldusele, et gravitatsioon ilmub ruumiaja kõveruse tagajärjel. Ta nimetas sellist korrapärasust üldiseks relatiivsusteooriaks. Kõverdatud ruumiajas liiguvad kõik elemendid mööda lühimat rada.
Üldine relatiivsusteooria soovitab, et ajakiirus sõltub otseselt gravitatsiooniväljast.
Mustade aukude mass on nii suur, et need painduvad ruumi-aja jooksul selliselt, et selles toimub põhjatu rike. Seetõttu on sinna naasmine juba ebareaalne.
6. Visake aine kosmosesse
Mustad augud on ka omamoodi kõigesööjad sööjad, kes annavad sageli välja oma asukoha. Ümberkaudsete tähtede ligimeelitamisel kuumutavad nende võimsad gravitatsioonilised ja magnetjõud tekkivat gaasi ja tolmu, põhjustades nende kiirgust. Osa sellest helendavast materjalist hõlmab keerduvas piirkonnas olevat musta auku, mida nimetatakse akretsioonkettaks.
Samal ajal ei pea mustasse auku langev mateeria tingimata sinna jääma. Mustad augud võivad mõnikord viskamise alla visatamuutes selle omamoodi vägevaks radiatsioonipuruks.
5. Mitte lehtrid, vaid sfäärid
Enamikus astronoomiaõpikutes ja käsiraamatutes on mustad augud näidatud lehtrina. Selle põhjuseks on see, et neid näidatakse gravitatsioonikaevu vaatenurgast. Tegelikult mustad augud meenutavad oma kujul olevat kera.
4. Miks on mustad
Hoolimata asjaolust, et mustal augul pole vahet, on sellel pind - sündmuste horisont. Teatud mõttes on see piiraja, mille kaudu miski ei saa väljapoole tungida - ei raadiosignaali ega isegi tohutu kiirusega pöörlevaid valguse osakesi. Siit tuli sõna "must".
3. Füüsika seadusi keskuses ei kohaldata
Kui must auk pöörleb, on selle sündmuse horisont veidi deformeerunud. Selle vahetu keskkonna ja selles eksisteeriva aine aeg-aeg pöörleb aga koos sellega. Seda musta augu mõjupiirkonda nimetatakse ergosfääriks ja see on ellipsoidi kuju. Kunagi see, mis sisenes sinna väljastpoolt, ei sukeldu tingimata otse ruumi-aja lõksu, vaid pöörleb kõigepealt koos sellega.
2. Mitte ükski must auk pole nagu teised
Einsteini üldise relatiivsusteooria järgi ennustatud supermassiivsete mustade aukude massid võivad olla miljarditega päikesega võrdsed; need kosmosekoletised on ilmselt enamiku galaktikate keskustesse peidus.
Linnutee sisaldab kesklinnas ülitähtsat musta auku, tuntud kui Ambur A, mis on enam kui neli miljonit korda massilisem kui meie Päike.
Musta augu pere pisikesed liikmed on endiselt teoreetilised. Need väikesed pimeduse keerised võisid elada varsti pärast Universumi moodustumist suure paugu tagajärjel, umbes 13,7 miljardit aastat tagasi, ja siis kiiresti aurustuda.
Astronoomid kahtlustavad ka seda, et Universumis on mingi objektiklass, mida nimetatakse keskmise suurusega mustadeks aukudeks, ehkki tõendid nende olemasolu kohta on endiselt vaieldavad.
1. Avas John Wheeler
John Archibald Wheeler lõi 1967. aastal mõiste “must auk”. Enne seda oli relatiivsusteooria "isa" Albert Einstein juba tegelenud mustade aukudega. Tema arvates on mustad augud aegruumis kohad, mis on nii tugevalt kõverdatud, et valgus ei saaks mööduda ilma neeldumiseta.
1982. aastal avastati esimene suur auk väljaspool meie galaktikat Suure Magellaani pilves, umbes 150 000 valgusaasta kaugusel.