Musta augu astronoomia

Must auk, äärmiselt intensiivse kosmilise kehaga keha, kust midagi, isegi mitte valgust, ei pääse. Musta augu võib moodustada massilise tähe surm. Kui selline täht on elu lõpul tuuma sisemised tuumakütused ammendanud, muutub tuum ebastabiilseks ja variseb gravitatsiooniliselt enda sisse ning tähe väliskihid puhutakse ära. Kõigist külgedest langeva koostisosa purustuskaal surub sureva tähe punkti nullmahu ja lõpmatu tiheduseni, mida nimetatakse singulaarsuseks.

täht: mustad augud

Kui supernoova tuumajääk ületab umbes kaks päikesemassi, jätkub see kokkutõmbumist. Variseva tähe gravitatsiooniväli

Musta augu struktuuri üksikasjad on arvutatud Albert Einsteini üldisest relatiivsusteooriast. Ainsus on musta augu keskpunkt ja seda varjab objekti „pind”, sündmuse horisont. Sündmuse horisondi sees ületab põgenemiskiirus (st kiirus, mis on vajalik aine pääsemiseks kosmilise objekti gravitatsiooniväljalt) valguse kiirust, nii et isegi valgusekiired ei pääse kosmosesse. Sündmuse horisondi raadiuseks nimetatakse Schwarzschildi raadiust pärast Saksa astronoomi Karl Schwarzschildi, kes ennustas 1916. aastal varisenud tähekehade olemasolu, mis kiirgust ei eralda. Schwarzschildi raadiuse suurus on võrdeline variseva tähe massiga. Musta augu jaoks, mille mass on kümme korda suurem kui Päikese oma, oleks raadius 30 km (18,6 miili).

Ainult kõige massiivsemad tähed - enam kui kolme päikese massiga tähed - muutuvad elu lõpul mustadeks aukudeks. Tähed, mille mass on väiksem, arenevad vähem kokkusurutud kehadeks, kas valgeteks kääbusteks või neutrontähtedeks.

Mustade aukude esinemist ei saa tavaliselt täheldada nii nende väiksuse kui ka asjaolu tõttu, et need ei eralda valgust. Neid saab aga vaadelda nende tohutu gravitatsioonivälja mõjul lähedal asuvale ainele. Näiteks kui must auk kuulub binaarsesse tähesüsteemi, kuumeneb sinna kaaslaselt voolav aine intensiivselt ja kiirgab seejärel enne musta augu sündmushorisondisse sisenemist ja igaveseks kadumist röntgenikiirgust. Binaarse röntgenisüsteemi Cygnus X-1 üheks komponenditäheks on must auk. 1971. aastal Cygnuse tähtkujus avastatud binaar koosneb sinisest ülimaailmast ja nähtamatust kaaslasest, kes on 5,8 päeva jooksul üksteise ümber keerleva Päikese massist 14,8 korda suurem.

Mõnel mustal augul on ilmselt mittetähtpärane päritolu. Erinevad astronoomid on spekuleerinud, et suured maht tähtedevahelisi gaase koguneb ja variseb supermassiivseteks mustadeks aukudeks kvasaride ja galaktikate keskpunktides. Arvatavasti eraldab mustasse auku kiiresti langev gaasimass rohkem kui 100 korda rohkem energiat, kui tuumasünteesi käigus vabaneb identne massikogus. Sellest tulenevalt on kvaasarite ja teatud galaktiliste süsteemide tohutu energiakoguse arvelt miljonite või miljardite tähtedevahelise tähtedevahelise päikesemassi varisemine gravitatsioonijõu mõjul suureks mustaks auguks.

Üks selline ülivõimas must auk, Ambur A *, on Linnutee galaktika keskpunktis. Amburi A * asukohta tiirlevate tähtede vaatlused näitavad musta augu olemasolu massiga 4 154 000 Päikest. Supermassiivseid mustaid auke on avastatud ka teistes galaktikates. 2017. aastal sai Event Horizon Telescope pildi ülitähtsast mustast august M87 galaktika keskel. Selle musta augu mass on kuus ja pool miljardit päikest, kuid selle läbimõõt on vaid 38 miljardit km. See oli esimene must auk, mida otse pildistati. Veelgi suuremate mustade aukude olemasolu, igaüks massiga 10 miljardit Päikest, võib tuletada Gaaside energeetilisest mõjust, mis pöörleb väga suure kiirusega NGC 3842 ja NGC 4889 keskpunkti ümber galaktikates Linnutee läheduses.

Teist sorti mittestellaarse musta augu olemasolu pakkus välja briti astrofüüsik Stephen Hawking. Hawkingi teooria kohaselt võis suure paugu ajal tekkida arvukalt pisikesi ürgseid musti auke, mille mass võib olla võrdne või väiksem kui asteroidi massil - äärmiselt kõrgete temperatuuride ja tihedusega olekus, millest universum sai alguse 13,8 miljardit aastat tagasi. Need nn mustad mustad augud, nagu massilisem sort, kaotavad aja jooksul Hawkingi kiirguse tõttu massi ja kaovad. Kui teatud universumi teooriad, mis nõuavad lisamõõtmeid, on õiged, võib suur hadronite põrkaja tekitada märkimisväärse hulga mini mustaid auke.