Svarthol

Hvað er svarthol?

Svarthol eru staðir í geimnum þar sem þyngdakrafturinn er svo sterkur, að hvorki ljós né efni sleppur burt frá þeim. Svarthol gefa ekki frá sér ljós og eru því alveg svört!

Svarthol eru ekki eiginlegar holur og alls ekki tóm. Þau innihalda ótrúlega mikið af efni sem hefur þjappast saman í mjög lítið svæði. Þar sem svarthol eru mun minni en stjörnur með samsvarandi efnismagn er hægt að komast nær þeim en stjörnunum. Vegna þessa getur þyngdarkrafturinn nálægt svartholinu orðið mjög mikill.

Svarthol hafa yfirborð sem kallast sjóndeild. Þegar að talað er um stærð svarthols er í flestum tilfellum átt við stærð sjóndeildarinnar. Ekkert sleppur burt frá sjóndeild svarthols.

Svarthol geta bæði snúist og búið yfir rafhleðslu (verið rafmögnuð). Hins vegar hefur komið í ljós að þau svarthol sem fundist hafa aðeins snúist en losað sig við rafhleðsluna.

Hvernig vitum við að svarthol eru til?

Svartholið í miðju Vetrarbrautarinnar kemur upp um sig þegar það gæðir sér á gasskýi. Þegar gasskýið fellur að svartholinu, hitnar það svo mikið að það gefur frá sér röntgengeislun. Mynd: ESO

Þar sem svarthol gefa ekki frá sér ljós og við sjáum þau ekki beint, hvernig vitum við þá að svarthol eru til?

Stjörnufræðingar geta fundið svarthol á óbeinan hátt, með því að rannsaka áhrifin sem það hefur á efnið í kringum sig.

Það hljómar kannski ótrúlega en svarthol eiga það til að éta stjörnur og annað efni. Ef stjarna hættir sér of nærri svartholi, getur svartholið dregið til sín efni frá stjörnunni og að lokum gleypt hana alla. Á meðan þessu stendur, hitnar efnið svo gífurlega á leið sinni inn í svartholið að það byrjar að gefa frá sér röntgengeislun!

Nýlegar uppgötvanir benda til að svarthol hafi mikil áhrif á sitt næsta nágrenni. Þau gefa frá sér gammageisla (orkuríkasta ljósið), éta í sig nærliggjandi stjörnur og hjálpa til við eða hindra jafnvel fæðingu nýrra stjarna.

Eins og nefnt var að ofan draga svarthol nafn sitt af lit sínum, eða öllu heldur, skorti á lit. Í myrkviðum himingeimsins eru svarthol ósýnileg — þangað til þau byrja að borða.

Nú hefur risavaxið gasský hætt sér of nálægt svartholinu í miðju Vetrarbrautarinnar og í fyrsta sinn erum við nógu heppin til að sjá það gerast! Á myndinni hér að ofan sést skýið (rautt) en þyngdarkraftur svartholsins hefur teygt svo á því, að það líkist einna helst spagettíi! Þetta er einmitt kallað spagettíáhrifin. Bláu línurnar þvers og kruss um myndina eru teikningar af brautunum sem stjörnurnar á myndinni fylgja.

Ferðalag að rissvartholinu í miðju Vetrarbrautarinnar. Við þysjum inn að miðju vetrarbrautarinnar og sjáum svo stjörnur hringsóla í kringum eitthvað mjög þungt en ósýnilegt: Svarthol!

Hvernig verða svarthol til?

Lítil svarthol verða til þegar stærstu stjörnurnar deyja.

Ef stjarnan er meira en 25 sinnum efnismeiri en sólin getur svarthol myndast við dauða hennar. Stjarnan springur og ystu lög hennar þjóta frá henni en innviðirnir falla saman og mynda svarthol. Svartholið sem situr eftir er því léttara en stjarnan sem það varð til úr, því aðeins kjarni stjörnunnar verður að svartholinu.

Sólin okkar gæti því ekki orðið svarthol, hún er ekki nógu efnismikil.

Þegar sólin okkar deyr, endar hún sem hvítur dvergur — dauð, heit og þétt stjarna á stærð við Jörðina sem kólnar hægt og rólega.

Við vitum ekki enn hvernig risasvartholin í miðju vetrarbrauta verða til.

Hversu stór eru svarthol?

Svarthol geta orðið mjög stór. Því meira sem þau borða, því stærri verða þau.

Stærsta svartholið sem fundist hefur hingað til hefur efnismagn á við 17 milljarða sóla! Þetta gríðarlega efnismagn þýðir að stærð svartholsins er á við sólkerfið!

Hvað eru til mörg svarthol?

Enginn veit hversu mörg svarthol eru í Vetrarbrautinni okkar.

Stjörnufræðingar hafa þó áætlað að þau gætu verið nokkur þúsund talsins.

Hvað myndi gerast ef maður félli ofan í svarthol?

Þó að ferðalag inn í svarthol hljómi spennandi og áhugavert komust vísindamenn fljótt að því að slík ferð getur aðeins endað á einn veg — mjög illa!

Skellum okkur samt í ímyndaða geimferð. Við finnum næsta stóra svarthol sem hefur ekkert efni kringum sig, því ekki viljum við verða fyrir allri geisluninni sem kemur frá því. Leggjum nú af stað!

Þegar við komum að svartholinu slökkvum við á geimfarinu og leyfum þyngdarkraftinum að ráða örlögum okkar. Hvað gerist?

Við færumst sífellt nær svartholinu. Þegar við nálgumst svartholið er heldur lítið að sjá frá svartholinu sjálfu og við fáum fljótt leið á því. Við snúum okkur því við og horfum til baka, í áttina sem við komum úr. Hvað sjáum við?

Ótrúlegt! Himininn virðist vera að lokast! Allar stjörnurnar á himninum eru byrjaðar að þjappast saman fyrir augum okkar og því nær sem við færumst svartholinu, því þéttar þjappast þær saman! Restin af himninum er algjörlega svört.

En hvað sér annar geimfari sem horfir á okkur falla inn að svartholinu?

Í upphafi sæi hann eða hún ekki margt. Geimfarinn sæi okkur fyrst falla að svartholinu eins og við féllum til Jarðar eða sólar eða öðrum stórum fyrirbærum. Þegar við erum hins vegar komin óþægilega nærri svartholinu fara skrítnir hlutir að gerast.

Ljósið sem við sendum frá okkur til geimfarans er sífellt lengri tíma að berast til hans og lengist líka á leiðinni. Það ljósið lengist þýðir að það breytir um lit. Hægt og rólega verðum við rauðleitari í augum geimfarans. 

Þegar við erum komin mjög nálægt svartholinu verður myndin sem hann sér af okkur óskaplega dauf. Að lokum greina augu hans ekki ljósið frá okkur. Ljósið er þá ekki sýnilegt lengur, heldur orðið að útvarpsbylgjum!

Ljósið bara lengist og lengist að eilífu! Með öðrum orðum, ef geimfarinn hefur nægilega næm mælitæki, héldi hann að við féllum aldrei í svartholið! 

Við sem erum nú á fleygiferð inn í svartholið gætum vart verið meira ósammála. Samkvæmt útreikningum okkar erum komin inn fyrir sjóndeildina og höldum ótrauð áfram.

Spagettíáhrifin verða til vegna flóðkrafta. Ef þú fellur ofan í með fæturna á undan, togar svartholið með meiri krafti í fæturna en höfuðið svo við lengjumst — verðum eins og svarthol í laginu! Mynd: Wikimedia Commons

En hvað í veröldinni gengur nú á? Brak og brestir heyrast í geimskipinu okkar! Við finnum fyrir skrítinni tilfinningu í líkamanum. Ó nei, spagettíáhrifin!

Nú styttist í endalokin. Spagettíáhrifin lengir okkur svo við verðum eins og spagettí í laginu! Þyngdarkrafturinn er orðinn svo gífurlega sterkur að efni hreinlega rifnar í sundur.

Spegettíáhrifin eru óhjákvæmilega endalok allra hluta sem komast í tæri við svarthol. Ef svarthol er inniheldur meira efni en 1000 sólir, þá er hægt að ferðast inn fyrir sjóndeild svartholsins eins og við ímyndum okkur hér.

Ef svartholið er mun minna, kæmist maður aldrei svo nálægt svrtholinu. Ef efnismagn svarthols væri til dæmis á við átta sólir, þá væri sjóndeild þess aðeins 24 km (svartholið væri álíka stór og höfuðborgarsvæðið) en spegettíáhrifa þess gætti í 400 km fjarlægð — langt fyrir utan svartholið sjálft!

Eins ótrúleg og ferðalög inn í svarthol hljóma er eitt víst: Útilokað er að þú lifir það af eða náir að miðla frá þér upplýsingum um það sem þú kemst að. Ef spagettíáhrifin tortíma þér ekki áður en þú fellur í svartholið er engin leið að senda upplýsingar út úr svartholi. Þú gætir aldrei nokkurn tímann kallað á hjálp!

Þrátt fyrir þetta er eitthvað spennandi við þessar ferðir, ekki satt?

Algengur misskilningur varðandi svarthol

Algengasti misskilningurinn varðandi svarthol er sá að þau séu ryksugur sem að sogi allt til sín. Þó svo að það sé vissulega rétt að svarthol geti sogað til sín hluti og gleypt þá að lokum, er hér ýmislegt sem veldur misskilningi.

Tökum einfalt dæmi. Ímyndum okkur að sólin okkar hyrfi og í stað henna kæmi svarthol með sama efnismagn og sólin. Svarthol sem inniheldur jafn mikið efni og sólin hefur um það bil 3 km radíus, samanborið við radíus sólar sem er um það bil 700.000 km.

Myndum við upplifa einhverjar breytingar ef þetta gerðist?

Það kemur líklegast á óvart en svarið er nei! Fyrstu 8 mínúturnar upplifa jarðarbúar engan mun. Eftir 8 mínútur berast síðustu sólargeislarnir frá sólinni til Jarðar. Þá fyrst sjáum við mun. Myrkur og nístingskuldi skella á.

Þyngdarkrafturinn frá svartholi með sama efnismagn og sólin er nefnilega nákvæmlega jafn sterkur og frá sólinni, að því gefnu að þú sér nógu langt frá báðum fyrirbærum! Munurinn er sá að þar sem svartholið er miklu minna en sólin, þá kemstu mun nær svartholinu og finndir þá fyrir meiri þyngdarkrafti!

SpaceScoop fréttir af svartholum

• 15. júlí 2013 – Spagettíáhrifin

• 18. júní 2013 – Gráðugt skrímsli undir rykteppi

• 20. maí 2013 – Hinn ósýnilegi alheimur opinberaður

• 4. apríl 2013 – Á fætur, það er kominn morgunmatur!

• 20. febrúar 2013 – Yngsta svartholið

• 27. nóvember 2012 – Risastrókur frá risasvartholi

Höfundur: Helgi Freyr Rúnarsson