Melnie caurumi – vieni no fascinējošākajiem objektiem kosmosā – ir grūti pētāms dabas fenomens, un nezināmā par tiem aizvien ir ļoti daudz. Taču astronomi un astorfiziķi ir raduši meklēt atbildes par to, ko nevar nedz aizsniegt, nedz saskatīt ar neapbruņotu aci. Tāpēc arī par šiem izmanīgajiem gigantiem visai regulāri uzzinām ko jaunu, pat ja sākumā tās ir tikai elpu aizraujošas teorijas, kas vēl jāpierāda ar novērojumiem. Šoreiz starptautiska astronomu komanda izklāsta savu teoriju par melnajiem caurumiem, kas ir tik ārkārtīgi gigantiski, ka salīdzinājumā ar tiem supermasīvie un ultramasīvie melnie caurumi šķistu kā punduri. Tie ir tik gigantiski, ka astronomi pētījumā, stāstot par šiem objektiem, ieviesuši atsevišķu masas kategoriju.
Melnos caurumus pēc to masas iedala vairākās kategorijās, kaut dažām no tām robežas nav strikti definētas. Mēs zinām par zvaigžņu masas melnajiem caurumiem – pašiem nelielākajiem no šiem ekstrēmajiem objektiem. Tie parasti ir no piecām līdz vairākiem desmitiem Saules masu. Tāpat mēs arī zinām par supermasīvajiem melnajiem caurumiem – viens šāds gigants atrodas arī mūsu galaktikas, Piena ceļa, centrā. Tas ir Sagittarius A*, kura masa tiek lēsta ap četriem miljoniem Saules masu, taču šīs klases melnie caurumi var sasniegt arī vairākus miljardus Saules masu! Tāds ir M87 – "fotogēniskākais" no novērotajiem melnajiem caurumiem, proti, pirmais un šobrīd vienīgais, kuru izdevies iemūžināt fotogrāfijā (attēlā zemāk). Proti, nofotografēt ap caurumu un tā notikumu horizontu esošo akrēcijas disku ar saspiestu, strauji riņķojošu un uzkarsētu gāzi, kas attiecīgi rada spožo starojumu. Šis skaistulis sevī "sapakojis" ap 6,5 miljardiem Saules masu. Tāpat ir arī ultramasīvi melnie caurumi – par tādiem dēvē supermasīvus melnos caurumus, ja tie pārsniedz 10 miljardus Saules masu robežu. Šobrīd masīvākais mums zināmais atrodas kvazārā TON618 – 66 miljardi Saules masu.
Kad esam aplūkojuši šo gigantu "vieglāko" un "smagāko" galu, rodas jautājums – bet kas tad ir pa vidu? Vai uzreiz pēc zvaigžņu masas melnajiem caurumiem nonākam pie tiem, kuru masa ir ekvivalenta vairākiem miljoniem Saules masu? Izrādās, vidējas masas melnie caurumi bijuši daudz "izmanīgāki" par mazākajiem un daudz lielākajiem "brāļiem" – tie pagaidām ar metodēm, ar kādām novēroti pārējo kategoriju melnie caurumi, nav fiksēti, bet zinātnieki lēš, ka to masa varētu būt no 1000 Saules masu līdz pat 100 tūkstošiem. Daži min, ka augšējais slieksnis drīzāk ir ap miljonu Saules masu. Katrā gadījumā izpēte par šiem vidējās klases melnajiem caurumiem pašlaik aktīvi turpinās. Par vidējas masas melno caurumu "medībām" vairāk lasāms šeit.
Taču astronomi no Lielbritānijas, Vācijas un Itālijas likuši kopā prātus, lai spriestu par ko patiesi iespaidīgu – tik lieliem melnajiem caurumiem, ka tiem būtu nepieciešama sava atsevišķa klase. Šie pagaidām vien teorētiskie milži atstātu ēnā pat dažu labu galaktiku. Pētījumā, kas publicēts pērn novembrī un nu iekļauts izdevuma "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" jaunākajā numurā, tiem piešķirts gandrīz vai amizants nosaukums – satriecoši lieli melnie caurumi (SLAB jeb Stupendously Large Black Holes).
"Kaut šobrīd nav tiešu pierādījumu SLAB klases melno caurumu eksistencei, tā ir aptverama iespējamība. Tie varētu atrasties starpgalaktiku telpā," "Science Alert" citē vienu no pētījuma autoriem – Karalienes Mērijas Universitātes Londonā astronoms Bernards Kars. "Mēs esam izklāstījuši variantus, kā šie milži varētu veidoties, un ceram, ka mūsu darbs rosinās diskusijas astronomu kopienā," piebilst Kars, norādot – līdz šim ideja par melnajiem caurumiem, kas būtu vēl prāvāki par ultramasīvajiem melnajiem caurumiem, esot bijusi atstāta novārtā.
Tiesa, astronomi šobrīd vēl līdz galam nav izpratuši arī to, kā veidojas lielākie mums jau zināmie melnie caurumi. Jau minētais TON618 ar 66 miljardiem Saules masu "neiekļaujas" vienā no populārajiem modeļiem, ar kuriem izskaidro šādu objektu veidošanos. Proti, šajā gadījumā ir runa par melnā cauruma "augšanu" galaktikas centrā, laika gaitā savācot sevī arvien vairāk un vairāk matērijas – zvaigznes, gāzi, putekļus – kā arī savienojoties ar citiem masīviem melnajiem caurumiem galaktiku kolīziju rezultātā. Saskaņā ar šo modeli melnajiem caurumiem nevajadzētu būt lielākiem par 50 miljardiem Saules masu – pie šīs robežas akrēcijas diskam (gāzes disks, no kura viela pakāpeniski pa spirālveida trajektoriju krīt uz melno caurumu) vajadzētu būt tik ārkārtīgi milzīgam, ka tas pats savas gravitācijas ietekmē fragmentētos. Taču šāds melno caurumu "augšanas" process ir arī laikietilpīgs.
Vēl viena no teorijām ir saistīta ar tā dēvētajiem pirmatnējiem melnajiem caurumiem. Šī ideja pirmo reizi izskanēja 60. gadu otrajā pusē, un pamatdoma ir tāda – tie radušies agrīnajā Visumā apgabalos ar lielu matērijas blīvumu. Tik lielu, ka matērija šajos apgabalos kolapsējusi, un radušies melnie caurumi. Šim melno caurumu rašanās modelim nav konkrēta augšējā masas sliekšņa – tie var būt ārkārtīgi gigantiski. Pavisam nelielie līdz šim laikam, visticamāk, jau būtu izgaisuši Hokinga starojuma dēļ, bet daudz lielākie saglabājušies. Un saskaņā ar šo astronomu teoriju tie var būt patiešām lieli. Satriecoši lieli. Kars ar kolēģiem lēsis, ka SLAB klases melno caurumu masa varētu būt diapazonā starp 100 miljardiem un kvintiljonu (skaitlis ar 18 nullēm) Saules masu.
Pagaidām tā ir vien teorija, un arī novērot šāda tipa melnos caurumus tā, kā izdevās pamanīt vienīgo "nobildēto" eksemplāru M87, nebūs iespējams. Ap šiem gigantiem starpgalakistkajā telpā nebūtu akrēcijas diska un attiecīgi arī redzama starojuma. Taču tos varētu novērot, pateicoties efektam, ko var dēvēt par gravitācijas lēcas efektu. Tā ir parādība, kas rodas, tāla kosmiskā objekta elektromagnētiskajam starojumam mainot izplatīšanās virzienu tuvāk novietota kosmiskā objekta (šajā gadījumā milzīgā melnā cauruma) gravitācijas laukā. Gravitācijas lēca izmaina, izkropļo tālā kosmiskā objekta (piemēram, kvazāra, galaktikas vai galaktiku kopas) attēlu.
Cik liels būtu notikumu horizonta rādiuss melnajam caurumam, kura masa ir kvintiljons Saules masu? Vairāk nekā 310 tūkstoši gaismas gadu.
Tagad atliek vien turpināt novērojumus, lai saprastu – eksistē par ultramasīvajiem melnajiem caurumiem vēl grandiozāki milži vai nē.
Seko "Delfi" arī Instagram vai YouTube profilā – pievienojies, lai uzzinātu svarīgāko un interesantāko pirmais!
