I mitten av vår Vintergalax bor en behemoth. Ett objekt så massivt att ingenting kan undkomma sin gravitationella drag, inte ens ljuset. Vi tror faktiskt att de flesta galaxer har en av dem. De är naturligtvis supermassiva svarta hål.
Supermassiva svarta hål är stjärnor som har kollapsat till en singularitet. Einsteins allmänna relativitetsteori förutspådde deras existens. Och dessa svarta hål är omgivna av det som kallas en händelseshorisont, som liknar den punkten att ingen återkomst för något kommer för nära det svarta hålet. Men ingen har faktiskt bevisat att det finns en händelsehorisont ännu.
Vissa teoretiker tror att något annat kan ligga i mitten av galaxerna, en supermassiv objekthändelse främling än ett supermassivt svart hål. Teoretiker tror att dessa föremål på något sätt har undvikit ett svart håls öde och inte har kollapsat till en singularitet. De skulle inte ha någon händelseshorisont och skulle ha en fast yta istället.
"Hela poängen här är att förvandla denna idé om en händelseshorisont till en experimentell vetenskap, och ta reda på om händels horisonter verkligen existerar eller inte," - Pawan Kumar professor i astrofysik, University of Texas i Austin.
Ett team av forskare vid University of Texas i Austin och Harvard University har hanterat problemet. Wenbin Lu, Pawan Kumar och Ramesh Narayan ville kasta lite ljus över händelseformens problem. De undrade över det fasta ytobjektet och vad som skulle hända när ett objekt som en stjärna kolliderade med det. De publicerade sina resultat i de månatliga meddelandena från Royal Astronomical Society.
"Hela poängen här är att förvandla denna idé om en händelseshorisont till en experimentell vetenskap, och ta reda på om händels horisonter verkligen existerar eller inte," sade Pawan Kumar, professor i astrofysik vid University of Texas i Austin, i en press släpp.
Eftersom ett svart hål är en stjärna som kollapsade till en singularitet, har den ingen ytarea och har istället en händelseshorisont. Men om den andra teorin visar sig vara sant, och objektet har en fast yta istället för en händelshorisont, skulle alla objekt som kolliderar med den förstöras. Om en stjärna skulle kollidera med denna hårda yta och förstöras, antog teamet, då skulle gasen från stjärnan omsluta föremålet och lysa ljust i månader, eller till och med år.
Om så var fallet, så visste teamet vad de skulle leta efter. De räknade också ut hur ofta detta skulle hända.
"Vi uppskattade hur många stjärnor som faller på supermassiva svarta hål," sade Lu i samma pressmeddelande. ”Nästan varje galax har en. Vi ansåg bara de mest massiva, som väger cirka 100 miljoner solmassor eller mer. Det finns ungefär en miljon av dem inom några miljarder ljusår från Jorden. ”
Nu behövde de ett sätt att söka på himlen efter dessa föremål, och de hittade det i arkiven för Pan-STARRS-teleskopet. Pan-STARRS är ett 1,8 meter teleskop på Hawaii. Det teleskopet avslutade nyligen en undersökning av hälften av himmelens norra halvklot. I undersökningen tillbringade Pan-STAARS 3,5 år på att leta efter övergående objekt på himlen, objekt som lyser och sedan bleknar. De sökte i Pan-STARR-arkiven efter kortvariga föremål som hade den signatur de förutspådde från stjärnor som kolliderade med dessa supermassiva, hårda ytor.
Trioen förutspådde att i den 3,5-åriga tidsram som fångats av Pan-STAARS-undersökningen skulle 10 av dessa kollisioner inträffa och borde representeras i uppgifterna.
"Det visar sig att det borde ha upptäckt mer än tio av dem, om teorin med hård yta är sant." - Wenbin Lu, Institutionen för astronomi, University of Texas i Austin.
”Med tanke på hur många stjärnor som faller på svarta hål och antalet täthet av svarta hål i det närliggande universum, beräknade vi hur många sådana transienter Pan-STARRS borde ha upptäckt under en driftperiod på 3,5 år. Det visar sig att det borde ha upptäckt mer än 10 av dem, om teorien med hård yta är sant, ”sade Lu.
Teamet hittade ingen av de uppblåsningar de förväntade sig för att se om den hårda ytan teorin är sant.
"Vårt arbete innebär att vissa, och kanske alla, svarta hål har händelsehorisonter ..." - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Det som kan verka som ett misslyckande är naturligtvis inte. Inte för Einstein, i alla fall. Detta representerar ännu ett framgångsrikt test av Einsteins teori om allmän relativitet, vilket visar att händelsevisorn som förutses i hans teori verkar existera.
När det gäller laget har de inte övergett idén ännu. I själva verket, enligt Pawan Kumar, professor i astrofysik, University of Texas i Austin, "Vårt motiv är inte så mycket för att fastställa att det finns en hård yta, utan att skjuta gränsen till kunskap och hitta konkreta bevis för att det verkligen finns en händelsehorisont runt svarta hål. ”
"Allmän relativitet har klarat ytterligare ett kritiskt test." - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
"Vårt arbete innebär att vissa, och kanske alla, svarta hål har händelsehorisonter och att material verkligen försvinner från det observerbara universum när de dras in i dessa exotiska föremål, som vi har förväntat oss i årtionden," sa Narayan. "Allmän relativitet har klarat ytterligare ett kritiskt test."
Teamet planerar att fortsätta leta efter uppblåsningar som är förknippade med teorin om hård yta. Deras titt på Pan-STARRS-uppgifterna var bara deras första spricka på den.
De hoppas kunna förbättra sitt test med det kommande Large Synoptic Survey Telescope (LSST) som byggs i Chile. LSST är ett brett fältteleskop som tar bilder av natthimlen var 20: e sekund under en tioårsperiod. Med några få kvällar kommer LSST att ge oss en bild av hela den tillgängliga natthimlen. Detta gör studien av övergående objekt mycket lättare och effektiv.
Mer läsning: Rise of the Super Telescope: The Large Synoptic Survey Telescope
källor:
- Faller stjärnor tyst i svarta hål, eller kraschar i något helt okänt?
- Händelser i stellarstörningar stöder förekomsten av händelshorisonten för svart hål
