Las sustancias adsorbidas por los agujeros negros producirán rayos X, que a su vez estimularán una gran cantidad de elementos químicos en ellos para que emitan rayos X con líneas (colores) únicos. El análisis de estas líneas puede ayudar a los científicos a aprender más sobre la densidad, velocidad y composición del plasma cerca del agujero negro.
En este proceso el hierro juega un papel muy clave. Aunque el hierro no es tan abundante en el universo como el hidrógeno y el helio, más ligeros, puede absorber y reemitir mejor los rayos X, emitiendo fotones que, por tanto, tienen mayor energía y son más cortos que los emitidos por otros átomos de longitud de onda más ligeros (lo que los convierte en átomos más ligeros). tienen diferentes colores).
Los rayos X emitidos por el hierro también son absorbidos a su paso por el medio que rodea el agujero negro. En este proceso llamado de fotoionización, los átomos de hierro suelen sufrir múltiples ionizaciones, en las que se eliminan más de la mitad de los 26 electrones que contienen, lo que finalmente produce iones cargados que se ensamblan en un plasma. Los investigadores pueden reproducir este proceso en el laboratorio.
En el centro del experimento se encuentra una trampa de iones de haz de electrones diseñada en el Instituto Max Planck de Física Nuclear. En esta trampa de iones, los átomos de hierro se calientan mediante un potente haz de electrones y, por tanto, se ionizan 14 veces. El proceso experimental es el siguiente: un grupo de iones de hierro (de sólo unos pocos centímetros de largo y tan delgados como un cabello) se suspende en un vacío ultraalto bajo la influencia de campos magnéticos y eléctricos. La energía fotónica de los rayos X emitida. por el sincrotrón se selecciona mediante un monocromador de ultra alta precisión, aplicado a los iones de hierro como un haz fino y concentrado.
Las líneas espectrales medidas en el laboratorio son consistentes con los resultados observados por el Observatorio de Rayos X Chandra y el Telescopio de Rayos X Newton. En otras palabras, los investigadores crearon artificialmente plasma de agujero negro en el espacio en un laboratorio terrestre.
Este novedoso enfoque combina una trampa de iones cargados con una fuente de radiación sincrotrón, lo que permite una mejor comprensión del plasma que rodea un agujero negro o núcleo galáctico activo. Los investigadores esperan que la combinación del espectroscopio EBIT con las fuentes de rayos X más claras de tercera generación (fuente de radiación sincrotrón PETRA) y de cuarta generación (láser de electrones libres XFEL) aporte más vitalidad a este campo de investigación. Estados Unidos creó un "agujero negro artificial"
En marzo de 2005, Horatie Nastasi, profesora de física de la Universidad de Brown en Estados Unidos, creó el primer "agujero negro artificial" de la Tierra. El Laboratorio Brookhaven de Nueva York, EE.UU., construyó en 1998 el acelerador de partículas más grande del mundo en el siglo XX, haciendo colisionar iones de oro a velocidades cercanas a la de la luz para producir materia de alta densidad. Aunque este agujero negro es pequeño, tiene muchas características de un agujero negro real. El Colisionador de Iones Relativamente Pesados del Laboratorio Nacional Brookhaven de Nueva York puede hacer que los núcleos de átomos grandes (como los núcleos de oro) colisionen entre sí a casi la velocidad de la luz, generando energía térmica equivalente a 300 millones de veces la temperatura de la superficie del planeta. sol. La luminosa bola de fuego creada por Nastasi del Laboratorio Nacional Brookhaven de Nueva York basándose en el principio del impacto atómico tiene las características distintivas de un agujero negro celeste. Por ejemplo, una bola de fuego puede absorber partículas aproximadamente 10 veces su propia masa, que es más partículas de las que toda la física cuántica predice que una bola de fuego puede absorber.
La idea de los agujeros negros artificiales fue propuesta por primera vez por el profesor William Anlu de la Universidad de Columbia Británica en Canadá en la década de 1980. Él cree que las ondas sonoras se comportan en los fluidos de manera muy similar a como se comporta la luz en los agujeros negros. Si un fluido viaja más rápido que la velocidad del sonido, en realidad se ha creado un agujero negro artificial en el fluido. Sin embargo, los agujeros negros artificiales que el Dr. Reinhardt pretende construir no pueden "devorar todo lo que les rodea" como los agujeros negros reales, excepto la luz, porque carecen de gravedad suficiente.
Sin embargo, el agujero negro artificial creado por el profesor Nastasi ya puede absorber algunos otros materiales. Por lo tanto, esto se considera un gran avance en el campo de la investigación de los agujeros negros.
El "agujero negro artificial" de Europa
El 10 de septiembre de 2008, cuando el primer haz de protones atravesó el colisionador, se lanzó oficialmente el Gran Colisionador Europeo de Hadrones.
El Gran Colisionador Europeo de Hadrones (LHC) era el acelerador de partículas más grande y energético del mundo antes de 2013. Es un dispositivo de física de alta energía que acelera las colisiones de protones. Está ubicado en el acelerador de partículas y colisionador del CERN en las afueras de Ginebra, Suiza, y se utiliza para la investigación internacional de física de altas energías. El primer responsable de este sistema es el famoso físico británico 'Lynn Evans'. Primero concibió y dirigió la construcción del Gran Colisionador de Hadrones, que el mundo exterior llama 'Evans Atomic Energy'.
Los agujeros negros se forman de forma natural cuando ciertas estrellas más grandes que nuestro sol explotan en las etapas finales de sus vidas. Empaquetan una gran cantidad de material en un espacio pequeño. Supongamos que se forma un pequeño agujero negro durante las colisiones de protones en el Gran Colisionador de Hadrones. Cada protón tiene la energía de un mosquito volador. Los agujeros negros astronómicos son más pesados que cualquier cosa que el Gran Colisionador de Hadrones pueda producir. Según las propiedades de la gravedad descritas por la teoría de la relatividad de Einstein, es imposible que el Gran Colisionador de Hadrones produzca un agujero negro diminuto. Pero algunas teorías puras predicen que el Gran Colisionador de Hadrones podría producir tales productos de partículas. Todas estas teorías predicen que las partículas producidas por el Gran Colisionador de Hadrones se fragmentarían inmediatamente. Por tanto, el agujero negro que crea no tendrá tiempo de concentrar materia y producir resultados visibles.
El agujero negro electromagnético artificial de China
Los científicos chinos crearon el primer "agujero negro electromagnético artificial"
5 de junio de 38 a 6 de octubre de 38 de mayo de 2009, "la revista Science anunció que el En el laboratorio de la Universidad del Sureste de China nació el primer agujero negro artificial de microondas del mundo capaz de absorber ondas electromagnéticas. Sin embargo, este pequeño "agujero negro" no sólo destruirá el mundo, sino que también ayudará a las personas a absorber mejor la energía solar.
La gente siente curiosidad por los agujeros negros, pero nunca quiere que ninguno se acerque a ellos ni a nuestro planeta. Algunos científicos han creado un "mini" agujero negro en sus propios laboratorios.
Cuando la revista "Science" presentó este "agujero negro artificial" en junio de 2009, 5438 de octubre de 65438 de mayo, se sugirió que la gente podría guardar este "agujero negro" en el bolsillo de su chaqueta.
El "agujero negro artificial" fue creado por un equipo de investigación de la Universidad del Sureste de China, el profesor Cui Tiejun y el profesor Cheng Qiang son los dos investigadores más importantes.
"En realidad, el agujero negro que creamos no es un agujero negro en sentido estricto", dijo el profesor Cheng Qiang a los periodistas en una entrevista con "The Bund Pictorial".
El objetivo del "agujero negro artificial" en el laboratorio no es ciertamente meterse en el bolsillo un "demonio" devorador de todo. Según Cheng Qiang, el "agujero negro artificial" existente en el Laboratorio Nacional de Ondas Milimétricas de la Universidad del Sureste es en realidad un dispositivo de simulación. Este dispositivo de simulación puede absorber ondas electromagnéticas en el rango de las microondas y, en el futuro, también podrá absorber luz.
Pero más allá de eso, no puede absorber nada sustancial. "Sólo absorbe ondas electromagnéticas, no energía", dijo Cheng Qiang a los periodistas.
Se trata de un "agujero negro" no peligroso. No sólo eso, este dispositivo también podrá utilizarse para recolectar energía solar en el futuro. En este sentido, los "agujeros negros artificiales" serán más eficientes que cualquier tipo de panel solar en el mundo.
Algunos entusiastas de la física incluso han diseñado algunas funciones nuevas para este flamante dispositivo, como instalarlo en una vela solar dentro de la nave espacial o absorber ondas electromagnéticas dispersas en el aire. Debido a la popularidad de los teléfonos móviles y las redes inalámbricas, se dice que esta onda electromagnética invisible ha violado nuestra salud y se ha convertido en una nueva contaminación.
Sin embargo, los investigadores que crearon el "agujero negro" nunca pensaron tanto. Lo que continúan Cui Tiejun y Cheng Qiang es cómo convertir los equipos del laboratorio en prototipos y "realizar ingeniería".
Ante las diversas discusiones sobre los "agujeros negros artificiales", cree Cheng Qiang: "Después de la publicación de los resultados, muchos medios internacionales los reimprimieron y comentaron, lo que realmente nos sorprendió.
Desde nuestro punto de vista personal, sentimos que este es un trabajo más significativo.
"Agujero negro" en el laboratorio
"¡Me sorprende que Cui Hecheng haya creado un 'agujero negro artificial' tan rápido!", dijo Nari· Manovi después de ver el resultado de esta investigación.
Evgenii Narimanov es profesor de la Universidad Purdue en West Lafayette, Indiana, Estados Unidos.
A principios de año, él y su colaborador Alexander Kildishev publicaron un artículo en el que proponían una teoría y un plan de diseño para crear pequeños "agujeros negros".
Su idea es simular algunas de las propiedades de un agujero negro de modo que el material radiactivo que aparece cerca de un "agujero negro artificial" sea atraído y luego gire en espiral hacia el centro del "agujero negro".
"De hecho, nos inspiramos en su artículo, pero la investigación en sí la completamos nosotros mismos", dijo Cheng Qiang a los periodistas.
La razón por la que pudieron convertirlo en realidad tan rápidamente es porque su laboratorio ha estado involucrado en esta investigación y ha acumulado muchos años de experiencia tanto en teoría como en experimentos. Tienen muchas ideas únicas. Las ideas se utilizan en experimentos.
Sin embargo, aunque se denomina "agujero negro", el "agujero negro" inspirado en Narimanovi es muy diferente a los agujeros negros que realmente existen en el universo, y esta diferencia no sólo se refleja en la masa sobre el tamaño. Los principios de los dos "agujeros negros" son en realidad diferentes.
El agujero negro en el universo puede tragarlo todo debido a su enorme masa, y el "agujero negro" en el laboratorio en realidad se basa en las propiedades de las ondas de luz cuando son absorbidas por el agujero negro en el universo. universo El instrumento simulado puede hacer que las ondas de luz produzcan algo parecido a una distorsión y sean atraídas al acercarse.
En otras palabras, ambos tipos de "agujeros negros" pueden dar a las ondas de luz cercanas un "final" similar, pero las ondas de luz encuentran cosas diferentes.
El "agujero negro" en el laboratorio de la Universidad del Sureste solo es adecuado para ciertas frecuencias de microondas, como las frecuencias de comunicación de uso común, como GSM, CDMA y Bluetooth. Se necesita más investigación para atraer ondas de luz, que tienen frecuencias más cortas y tamaños más pequeños, para diseñar los "agujeros negros artificiales". Un equipo internacional dirigido por Liu Jifeng, investigador del Observatorio Astronómico Nacional de la Academia de Ciencias de China, ha medido con éxito por primera vez en el mundo la masa del agujero negro de un objeto de rayos X extremadamente brillante. avance en este campo y mejorará la comprensión de la gente sobre los agujeros negros y los procesos físicos extremos que los rodean. Los resultados de la investigación se publicaron en la prestigiosa revista internacional "Nature" el 28 de octubre de 2003 de 20165438. Desde la década de 1990, los astrónomos han descubierto una serie de objetos con una luminosidad de rayos X extremadamente alta en galaxias distantes. Pueden ser los agujeros negros de masa media que la gente ha estado buscando, o pueden ser varios o varios objetos con mecanismos de radiación especiales. Un agujero negro estelar de diez masas solares. A la comunidad astronómica y astrofísica internacional le ha resultado difícil llegar a una conclusión al respecto. Porque estos objetos están muy lejos de nosotros, generalmente a decenas de millones de años luz, y la contaminación lumínica causada por los rayos X que irradian el disco de acreción del agujero negro también es muy fuerte, lo que hace que sea extremadamente difícil de medir.
El equipo de Liu Jifeng seleccionó objetos celestes distintivos y solicitó con éxito 20 horas de observación para el Gran Telescopio Gemini de 8 metros y el Telescopio Keck de 10 metros en Hawaii, EE. UU. Durante tres meses, se estudió M101ULX-1, una fuente extremadamente brillante de rayos X en una galaxia espiral, y se confirmó que su objeto central es un agujero negro con una masa comparable a la de una estrella. Este sistema binario de agujeros negros formado por un agujero negro y una estrella compañera se encuentra a 22 millones de años luz de distancia. Es la estrella binaria de agujeros negros más distante descubierta por los humanos hasta ahora. En octubre de 2001, Ulf Reinhardt, un conocido físico teórico de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido, anunció que él y otros investigadores británicos crearían un agujero negro en el laboratorio. Sin embargo, el "Pravda" ruso reveló recientemente las predicciones de los científicos rusos de que no sólo se pueden crear agujeros negros en el laboratorio, sino que dentro de 50 años, las poderosas "bombas de agujeros negros" eclipsarán a las "bombas atómicas" que los humanos temen.
La idea de los agujeros negros artificiales fue propuesta por el profesor William Anlu. Él cree que las ondas sonoras se comportan en los fluidos de manera muy similar a como se comporta la luz en los agujeros negros.
Si un fluido viaja más rápido que la velocidad del sonido, en realidad se ha creado en él un fenómeno de agujero negro artificial. Sin embargo, el agujero negro artificial que el Dr. Reinhardt pretende crear no puede "devorar todo lo que lo rodea" como un agujero negro real, excepto la luz, porque carece de gravedad suficiente.
El científico ruso Alexander Trophy Monko cree que también se puede "crear" en el laboratorio un verdadero agujero negro cósmico capaz de tragarlo todo: un agujero negro de tamaño nuclear cuya energía consumirá más de una central nuclear. Si los humanos realmente construyen algún día una bomba de agujero negro, la energía generada por la explosión de la bomba de agujero negro será equivalente a la explosión de varias bombas atómicas al mismo tiempo, lo que puede causar la muerte de al menos 654,38 mil millones de personas. "En febrero de 2011, un equipo de investigación internacional utilizó el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral para descubrir que una nebulosa se acercaba al agujero negro en el centro de la Vía Láctea y sería devorada por él.
Esto Es la primera vez que los astrónomos observan un agujero negro. El proceso de "captura" de la nebulosa. Las observaciones muestran que la masa de esta nebulosa es aproximadamente tres veces mayor que la de la Tierra y su posición se acerca gradualmente a la del agujero negro "Sagitario A". Este agujero negro tiene aproximadamente 4 millones de veces la masa del Sol y es el más cercano a nosotros. Los investigadores creen que en 2013 esta nebulosa estará muy cerca del agujero negro y podría ser absorbida gradualmente por éste.
Además, el agujero negro no es un planeta real, sino un planeta casi vacío. El agujero negro es el lugar más denso del universo, si la Tierra se convierte en un agujero negro. Tan grande como una soja. Resulta que el material en el agujero negro no está distribuido uniformemente en el área del cielo, sino que se concentra en el centro del área del cielo. Hay una fuerte fuerza gravitacional y cualquier objeto solo puede nadar alrededor. periferia de este centro Una vez que cruce accidentalmente el límite, será arrastrado hacia el centro por la fuerte fuerza gravitacional y eventualmente se convertirá en polvo y caerá en el centro del agujero negro. . Space Demon.
Sólo tres cantidades físicas son significativas en los agujeros negros: masa, carga y momento angular. En 1973, Hawking, B. Carter y otros demostraron estrictamente el teorema de los agujeros negros: "No importa. qué tipo de agujeros negros, sus propiedades finales solo están determinadas por unas pocas cantidades físicas (masa, momento angular y carga). Es decir, después de que se forma el agujero negro, solo quedan estas tres cantidades conservadas que no se pueden convertir en radiación electromagnética. , y toda otra información ("cabello") perdida. Un agujero negro casi no tiene memoria de las propiedades complejas del material del que se formó, ni de la forma o composición del material precursor. El término "agujero negro" llamó en broma a esta característica "falta de pelo de agujero negro".
Para los físicos, un agujero negro o un terrón de azúcar es un objeto extremadamente complejo porque requiere una descripción completa de ellos, incluidas sus características atómicas y nucleares. estructura, requeriría cientos de millones de parámetros. Los físicos que estudian el exterior de un agujero negro no tienen este problema. Un agujero negro es un objeto extremadamente simple. Si conocemos su masa, su momento angular y su carga, lo sabemos casi. No tiene memoria de la forma o composición del material precursor, sólo de masa, momento angular y carga. La complejidad simplificadora es probablemente la característica más básica de los agujeros negros, acuñados por York hace 60 años. Esta característica es la "falta de pelo de los agujeros negros". Los agujeros blancos son cuerpos celestes especiales predichos por la relatividad general. Al igual que los agujeros negros, los agujeros blancos tienen un límite cerrado y se acumulan dentro del agujero blanco. La materia sólo puede moverse hacia afuera a través del límite, pero no. en la dirección opuesta, es decir, el agujero blanco solo emite materia y energía al exterior. Es una fuerte fuente gravitacional que puede atraer la materia circundante hacia el límite para formar una capa de material. y no ha sido confirmado por observación.
Decir que es "negro" significa que es como un pozo sin fondo en el universo. Una vez que se deja caer cualquier sustancia, parece imposible escapar. Como la luz de un agujero negro no puede escapar, no podemos observar los agujeros negros directamente. Pero su existencia se puede observar o inferir indirectamente midiendo sus efectos y efectos en los cuerpos celestes circundantes. Según la revista británica "New Scientist", los astrónomos afirman haber detectado el agujero negro más masivo del universo, con una masa de 65.438 millones de veces la del sol.
Al mismo tiempo, mediante la observación de un pequeño agujero negro junto a este enorme agujero negro, los astrónomos confirmaron la teoría de la relatividad de Einstein con un potente campo gravitacional.
El agujero negro más grande del universo es seis veces el agujero negro más grande registrado previamente en astronomía. Su masa es muy grande, equivalente a la de una galaxia pequeña. Se encuentra a 3.500 millones de años luz de la Tierra y se formó en el centro del quásar OJ287. Los cuásares son estrellas extremadamente brillantes cuyos objetos giran en espiral hacia un gran agujero negro y emiten grandes cantidades de radiación. Pero lo que es muy especial es que, además de un agujero negro un poco más pequeño, el cuásar OJ287 también contiene dos agujeros negros. Esta combinación de estrellas permite a los astrónomos "pesar" con mayor precisión los agujeros negros más grandes del universo. El agujero negro más pequeño es 100 millones de veces más masivo que el Sol y orbita alrededor del agujero negro más grande, tardando 12 años en cada ciclo. La distancia entre los dos agujeros negros es muy pequeña. El pequeño agujero negro puede chocar dos veces con el material alrededor del gran agujero negro en una órbita. Cada colisión provocará que el quásar OJ287 se ilumine repentinamente. Según la teoría de la relatividad de Einstein, cuando un pequeño agujero negro se mueve, girará o generará propulsión, de modo que la distancia entre los dos agujeros negros será cada vez más cercana. Este fenómeno todavía existe entre el sistema solar y la órbita de Mercurio, aunque la relación de la órbita de Mercurio es muy baja. Desde una perspectiva termodinámica, el espacio-tiempo también se considera un holograma. Según el principio holográfico, está relacionado con la superficie dentro de un área determinada, lo que también puede explicarse como la dirección del tiempo en termodinámica. Dado que la dirección del aumento del área de la pantalla holográfica en el pasado y en el futuro es diferente, la dirección del tiempo puede corresponder a dos tipos diferentes de pantallas holográficas.
En 2016, el científico Jesse Anchen predijo que los agujeros negros pueden estar en un estado de tiempo estático.