Överväldigad
Finns det något främling i universum än svarta hål? Dessa bisarra gravitationella monstrositeter varpar inte bara utrymme och tid; att bara tänka på dem sträcker och böjer också människors fantasi. Och tillsammans med alla de besvärliga egenskaper du kanske har hört talas om - deras stora massa, deras otroligt små storlek - svarta hål har massor av ännu mer outlandiska egenskaper som är mindre kända. Vi tittar på några av de mest häpnadsväckande kännetecknen och teoretiska möjligheterna med avseende på dessa kosmiska känslor.
Svarta hål kan ha hår
På 1960-talet föreslog fysikern John Wheeler att svarta hål "inte har något hår", vilket innebär att varje speciellt kosmiskt föremål bara kunde skiljas från sina bröder genom dess snurra, vinkelmoment och massa. All annan differentierande information om ett svart hål betraktas som "hår" och tros försvinna bakom ett svart håls ogenomträngliga händelseshorisont, en gräns runt det svarta hålet som ingenting, inklusive ljus, kan undkomma.
Klippt till 2016, när den berömda fysikern Stephen Hawking föreslog att svarta hål faktiskt sportar en överdådig frisyr gjord av spöklika, noll-energi partiklar, och att denna hirsute agglomeration innehåller information om material som det svarta hålet har konsumerat. Den här hypotesen har inte bevisats, men kan hjälpa till att lösa en långvarig paradox om vad som händer med gas och damm som har fallit in i ett svart hål.
Svarta hål producerar fontäner
Ingenting är tänkt att kunna undkomma ett svart håls kraftfulla gravitationsgrepp. Men det gäller bara material som har kommit extremt nära hålets kant. Många svarta hål omges faktiskt av bäckar av gas och damm som kretsar runt hålet, som vatten som går ner i ett avlopp. Friktion i detta material alstrar värme, vilket skapar störande, stormliknande strukturer i gasen och dammet. Nya observationer tyder på att denna rörelse också producerar bågringar som omger inre kolonnar av materia, som skjuter rakt in i luften, som starkt liknar fontäner.
Svarta hål kan avdunsta
Kvantmekanik ger ett annat sätt för partiklar att undkomma ett svart hål. Enligt teorin blinkar par av subatomära partiklar ständigt in och ut ur existensen kring ett svart håls händelseshorisont. Ibland justeras konfigurationen på rätt sätt för att få en av partnerna att falla i det svarta hålet. Partiklarnas identiska kopplare drivs sedan bort med extremt hög hastighet och rånar det svarta hålet på en liten bit energi. Detta producerar vad som kallas Hawking-strålning efter Stephen Hawking, som upptäckte fenomenet. Eftersom energi är lika med massan kan denna process faktiskt få ett svart hål att krympa och så småningom förångas bort under långa tidsperioder.
Svarta hål kan omges av en mur av eld
Ett av problemen med Hawking-strålning är att det orsakar problem för fysiker. De subatomära partiklarna som produceras av denna strålning är intrasslade, vilket betyder att det som händer med den ena kännas omedelbart av den andra. Så vad känner den partner som inte föll i det svarta hålet när hans medarbetare krossas till en oändligt tät punkt? Ingen vet. En teori hävdar att det svarta hålet uppdelar partiklarnas sammanfiltring, ett resultat som - enligt kvantmekanikens lagar - skulle ge en galen mängd energi. Det i sin tur skulle innebära att alla svarta hål är omgiven av brännande murväggar.
Svart hål kan krypa information eller inte
Det är svårt att kvadratiska hålens krossande massa med kvantmekanikens lagar, som säger att information om partiklar aldrig kan förstöras. Men material som glider bortom ett svart hålkant bör försvinna för universum för evigt. Denna kondom är känd som informationsparadoxet om svarthålet; en resolution har hittills undvikit forskare. Ny forskning tyder på att information som kryper i ett svart hål kan överföras till de utgående partikelpartnerna i Hawking-strålning; emellertid har inget definitivt svar på denna paradox hittats.
Svarta hål kan vara mörk materia
Kort efter Big Bang borde universum ha producerat en mängd små svarta hål. Eftersom dessa särdrag skulle vara massiva föremål som inte avger ljus, har vissa fysiker antagit att dessa ursprungliga svarta hål kunde stå för mörk materia, det mystiska material som den stora majoriteten av materien i kosmos är gjord av. Men idén är kontroversiell, med tanke på att data från Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) har uteslutit ett universum fylld med många minuscule svarta hål. Kanske medelstora svarta hål kanske fortfarande lurar där ute, även om observationer tyder på att de endast skulle utgöra högst 1% till 10% av mörk materia.
Materiet kan resa till framtiden i ett svart hål
Svarta hål stöter på oändlighetsproblemet - ett svart hålsmassa krossas till en oändligt tät punkt som är oändligt liten i storlek. Fysiskt är det inte meningsfullt, så forskare har sökt efter alternativa ramar för att få tag på svarta hål. Ett förslag är känt som kvant-loop-tyngdekraft, vilket antyder att rymdtidens tyg kröks mycket starkt nära mitten av det svarta hålet. Detta skulle resultera i att en del av hålet sträcker sig in i framtiden, vilket innebär att materien som sugs in i det skulle resa framåt. Hittills förblir denna sinnesutvecklande idé teoretisk.
Forskare kan ha upptäckt svarta hål från ett annat universum
En mycket kontroversiell observation tyder på att vårt universum är en latecomer. Tidigare universum kan ha funnits före vårt, och skulle ha innehålla svarta hål. Den framstående Oxford University matematiska fysikern Roger Penrose har hävdat att kosmisk bakgrundstrålning - en energisk relik från Big Bang - innehåller avtryck av dessa svarta hål från tidigare tid. Andra forskare har hävdat att Penroses data inte är något annat än slumpmässigt brus, men möjligheten förblir spännande.
Vi kommer snart att få en bild av ett svart hål
På några dagar kommer fysiker att släppa den första bilden av ett svart hål. Detta supermassiva djur lurar sig i hjärtat av vår Vintergalax; Att fånga ett foto av det har varit målet med Event Horizon Telescope. Detta instrument är faktiskt ett globalt nätverk av radioteleskop över hela jorden, som har kombinerat sina krafter för att zooma in närmare det galaktiska mitten än någonsin tidigare. Teleskopet ska kunna upptäcka det svarta hålets skugga över dess omgivande material, och bilder förväntas den 10 april.
