Zulo beltz

Wikipedia(e)tik

Zulo beltza dentsitate ikaragarri handia duen objektu astronomikoa da. Grabitate indarra oso handia da, ihes-abiadura argiaren abiadura baino handiagoa delarik. Beraz, ezerk ere ezin dio bere grabitate indarrari ihes egin, horrats izenaren jatorria.

Zulo beltzak erlatibitate orokorrari esker dira iragarriak. Erlatibitate orokor klasikoaren arabera, zulo beltzek ez dute kanpora ez materia ez energiarik isurtzen.

Astronomiak zulo beltzen existentzia supernova eta nukleo galaktiko aktiboetatik igorritako X-izpiei esker ziurtatzen du batez ere.

Eduki-taula 1 Historia 1.1 1783 1.2 1796 1.3 XX.mendea 1.4 1915 1.5 1920 2 Ezaugarriak 2.1 Sorrera 2.2 Gertakari horizontea 2.3 Singulartasuna 3 Sailkapena 3.1 Izar-masadun zulo beltza 3.2 Masa ertaineko zulo beltza 3.3 Zulo beltz supermasiboa 3.4 Zulo beltz primarioak 4 Behaketa 4.1 Aztarnak 4.2 Aurkikuntza berriak 5 Erlazionaturiko kontzeptuak 6 Kanpo loturak 6.1 Euskaraz 6.2 Ingeleraz 6.3 Frantsesez 6.4 Gazteleraz

[aldatu] Historia

[aldatu] 1783

John Michell ingeles geologoak aipatu zuen lehen aldiz argiak ere ihes egin ezin ziezaiokeen objektua, 1783. urtean Royal Societyra bidalitako gutun batetan. Garai hartan Newtonen grabitate teoria eta ihes-abiaduraren kontzeptua aski ezagunak ziren. Michellek eguzkiaren dentsitate berbera eta 500 aldiz erradio handiagoa zuen objektuak, azalean eguzki abiaduraren adinako ihes-abiadura izango zuela suposatu zuen, eta ondorioz ikustezina izango zela. Hauek ziren bere hitzak:

If the semi-diameter of a sphere of the same density as the Sun were to exceed that of the Sun in the proportion of 500 to 1, a body falling from an infinite height towards it would have acquired at its surface greater velocity than that of light, and consequently supposing light to be attracted by the same force in proportion to its vis inertiae (inertial mass), with other bodies, all light emitted from such a body would be made to return towards it by its own proper gravity.

Michellek unibertsoan ikustezinak ziren objektu hauek zeudela bazirela suposatu zuen, hau horrela izateko aukera gutxi zeudela kontsideratu arren.

[aldatu] 1796

Pierre-Simon Laplace matematikari frantziarrak bere liburuaren lehen eta bigarren edizioetan ideia berdina defendatu zuen, azken edizioetan ez bezala.

[aldatu] XX.mendea

Zulo beltzen ideiak indarra galdu zuen garai honetan, argia masarik gabeko elementua zela uste bait zen, eta beraz grabitazio indarrak ez zuen harengan eraginik.

[aldatu] 1915

Albert Einsteinek grabitazio teoria berri bat proposatu zuen: erlatibite orokorra. Honek argi izpien kurbatura aurreikusten du, gorputz oso masiboen eraginez.

Hilabete batzu beranduago, Karl Schwarzschildek Einsteinen ekuaziorako soluzioa topatu zuen gorputz simetriadun esferiko batek sortutako grabitazio eremuan. Zentrutik urruti soluzio hau grabitazio Newtonianarrarekin bateragarria da eta gertuago espazio-denboraren kurbatura dakar, grabitazio indarraren eraginez.

Soluzio honek bi gauza esanguratsu ditu:

• Objektuaren erdian dentsitatea ezin da kalkulatu.
• Zentrutik distantzia jakin batetara, Schwarzschild muga deiturikoa, beste singulartasun bat dago.

Gaur egun, bigarren singulartasun hori koordenatu sistema berezi baten erabilpenari dagokiola esaten da. Aipatutako muga errotatze-higidura ez duen zulo beltz baten mugaren diametroari dagokio, baina hau ez zen garai hartan behar bezala ulertu.

[aldatu] 1920

Subrahmanyan Chandrasekharek erlatibitate bereziak masa jakin bat baino handiagoa den gorputz ez-erradiazatzaile bat kolapsatu egingo zela demostratzen zuela argudiatu zuen, kolapso hau geldiezina zelarik. Masa horren tamainari Chandrasekharen limitea deritzo. Arthur Eddingtonek aurka egin zien bere argudioei, zerbaitek nahitaez kolapsoa geldiaraziko zuela uste bait zuen.

[aldatu] Ezaugarriak

[aldatu] Sorrera

Erlatibitate orokorrak naturan masa kopuru jakin bat espazioko eremu mugatu batetan elkartzen denean zulo beltz baten sorrera aurrikusten du, grabitate-kolapso izeneko prozesuaren bidez. Adibidez: Eguzkia hiru kilometroko erradioraino konprimituz gero, bere egungo tamaina baino 4.000.000 aldiz txikiago, zulo beltz bilakatuko litzateke.

Espazioko eremu mugatu batetan masa kopurua handitzen den heinean, bere grabitate indarra ere handituz doa. Horrek erlatibitatearen ikuspuntutik bere inguruko espazioaren deformazioa suposatzen du. Zentrotik distantzia jakin batera ihes-abiadura argi-abiaduraren berdina denean, gertakari horizontea izenekoa sortzen da, honen barruko materia puntu bakar batetan kolapsatuko delarik, puntu singular bat sortuz.

Ideia honen analisi kuantitabiboak, eguzkiaren masaren hirukoitza zuen izarrak, bere eboluziaren bukaeran, neutroi-izar bat normalean, halabeharrez grabitate-kolapsoa jasateko tamaina kritikora murriztuko zela aurrikusi zen. Grabitate-kolapso prozesua abian jarri eta gero ez dago geldiaraziko duen indar fisikorik eta orduan zulo beltz bat sortuko da.

Izar-kolapsoak gutxienez eguzki-masaren hirukoitza duten zulo beltzak sorraraziko ditu. Masa hau baino txikiagoa duten zulo beltzak beraien kanpotik zerbaitek presio oso altuak jasanarazten badizkio bakarrik sor litezke. Zulo beltz mota hauek sortzeko behar den presio ikaragarria unibertsoaren lehen urratsetan izan zela suposatzen da, zulo beltz primarioak sortuz, hau da, aipatutako eguzkiaren hiru masa baino txikiagoak dituztenak.

[aldatu] Gertakari horizontea

Zulo beltzaren masa biltzen duen gainazal imaginarioari gertakari horizontea deritzo. Gertakari horizontean, ihes abiadura argia-abiaduraren berdina da, beraz grabitate indar ikaragarriak gertakari horizontean dagoen edozerk bertatik ihes egitea ekiditzen dut, baita fotoi bat ere. Eremu horretan dauden partikulak bertara eror daitezke, gertakari horizontea zeharkatuz, sekula irteteko aukera izango ez dutelarik.

Grabitzazio eremuan dauden objektuak denboraren moteltzea jasaten dute, denbora-moteltze bezala ezaguna. Fenomeno hau Scout espaziuntziaren esperimentuan baieztatua izan zen eta GPS sisteman kontutan izaten da. Gertaera horizontetik gertu denbora-moteltzea hangitu egiten da. Kanpo behatzaile batentzat objektu batek denbora infinitua behar du gertakari horizontera iristeko, puntu horretan berak igorritako argia gorrira infinituki lerratua duelarik. Urrutiko behatzaile batentzat ordea, objektua geroz eta polikiago eroriko da zulo beltzera, inoiz ere iritsi gabe. Objektu bertatik ez da nabarituko noiz zeharkatzen den gertakari horizontea, eta hori denbora mugatu batetan egindo du.

[aldatu] Singulartasuna

Zulo beltzaren zentruan, gertakari horizontearen mugen barruan, erlatibitate orokorrak singulartasun bat aurreikusten dut, espazio-denboraren kurbatura infinitua bilakatzen den puntua eta grabitazio indarrak infinituki sendoak direna.

Espazio-denborak gertakari horizonteraren barruan duen berezitasuna singulartasuna behatzaile ororen geroan dagoela da, beraz gertakari horizontearen barruan dauden partikula guztiak singulartasunerantz mugitzen dira halabeharrez.

[aldatu] Sailkapena

Erlatibitate orokorraren arabera, zulo beltzak hiru parametrok definitzen dituzte: masa, momentu angeluarra eta karga elektrikoa.

[aldatu] Izar-masadun zulo beltza

Izar tipiko baten masa duena da, 4 eta 15 eguzki masa bitartean.

1939an, Robert Oppenheimerrek 3,3 eguzki masa baino geihago dituen objektu bat baino handiagoa denak grabitate indarren eraginez zulo beltz bilakatuko dela frogatu zuen.

[aldatu] Masa ertaineko zulo beltza

100 eta 10000 izar masadun inguru duten zulo beltzak dira.

Duela gutxi aurkitu dira masa ertaineko zulo beltzak. 70. hamarkadan erdi mailako zulo beltzak izar multzoen bihotzean zeudela suposatzen zen baina ez zen hipotesi hori baieztatzen zuen frogarik aurkitu. 2000. urteko behaketek galaxien erdiguneei ez zegozkien X-izpi ultra-argitsuen existentzia frogatu zuten.

[aldatu] Zulo beltz supermasiboa

Galaxia tipiko baten %1 inguru dutenak dira, miloika eguzki masa beraz. Jatorri ezberdinak izan ditzakete:

• Izar kopuru handia espazioko eremu txiki batetan dagoenean sor litezke.
• Zulo beltz batek masa kantitate handia bereganatzen duenean.
• Zulo beltz txiki desberdinak elkartuz.

Baldintza egokiak galaxia batzuen zentroan topa litezkeela pentsatzen da, agian gehienetan, baita gu gauden Esne Bidean ere.

[aldatu] Zulo beltz primarioak

Zulo beltz primarioek, mikro zulo beltz edo zulo beltz kuantikoak ere deituak, oso tamaina txikia dute. Big Bangean dute sorrera, hortik datorkie izena.

[aldatu] Behaketa

Teoriaren arabera ez dago zulo beltz batetik ihes egiteko adina abiadura duen objekturik, ezta argia ere; hori dela eta zulo beltzek ez dute beraien existentzia frogatzen duen aztarnarik igortzen, ezta argirik ere. Halere zulo beltzak beraien inguruan gertatutako fenomenoei esker dira iragarriak, hala nola “gravitational lensing” eta materiarik ez dagoela dirudien espazioaren inguruan orbitatzen duten izarrak.

Behaketarako efekturik ikusterrezena materia zulo beltzera amiltzen denekoa dela suposatzen da, ura kanilatik behera doanean bezala, ikaragarri beroa eta oso azkar biraka dabilen akrezio disko batetan biltzen delarik irentsia izan aurretik. Diskoak ondoko eremuekin duen marruskadurak gune hori oso bero bilakatzen du eta X izpi kopuru handiak igortzen ditu. Marruskadura hau oso eragingarria da eta objektu baten masaren energiaren %50 bilaka dezake erradiazio. Fusio nuklearrak berak ere masaren energiaren ehuneko oso txiki bat bakarrik bihur dezake erradiazio. Aurrikusitako beste efektu batzuk partikula zorrotada estuak diskoaren ardatzetik erlatibitate-abiaduran irtetzean datza.

Halere, akrezio-disko, zorrotada eta orbitatzen duten objektuak ez dira zulo beltzen inguruan bakarrik topatzen, baita neutroi-izar bezalako objektuen inguruan ere, eta hauen inguruan objektuen dinamika zulo beltzen ingurukoaren oso antzekoa da, ikerkuntza esparru aktibo eta konplexuaren iturri, eremu magnetiko eta plasama fisikarekin zerikusia dutenetan. Horregatik, akrezio-disko eta orbita mugimenduen behaketak masa jakin bateko objektu trinko bat dagoela adierazten du bakarrik, objektu horren jatorriaz ezer gutxi esaten digularik. Objektu bat zulo beltz kontsideratzeak beste edozein objektu ezin litekeela horren masibo eta trinkoa onartzea dakar. Astrofisikari gehienek hori horrela dela onartzen dute, erlatibitate orokorraren arabera, nahikoa dentsitate duen edozein materia motaren kontzentrazioak, zulo beltz batetan kolapsatuko delarik.

Zulo beltz eta aipatutako beste objektu masibo trinkoen arteko alde behagarri bat, X izpien igorpen erregulartasunean datza. Erakarria den edozein materiak aurretik erakarritakoarekin talka egingo du erlatibitate-abiaduran, X izpi eta beste erradiazio gogor batzuk igorriz modu ez erregularrean. Ondorioz, masa kontzentrazio trinko baten inguruan erradiazio irregular hauek aurkitzen ez baditugu, objektu hori zulo beltz kontsideratzen da, materiaren talka eragingo duen azalera ez duen objektua beraz.

[aldatu] Aztarnak

Gaur egun behaketa astronomiko ez zuzenen bidez lortutako zulo beltzen aztarna ugari daude, bi masa multzotan: Izar masadun zulo beltzak eta zulo beltz supermasiboak.

Gainera masa ertaineko zulo beltzen aztarna batzuk ere badira. Zulo beltz hauek zulo beltz supermasiboen formakuntzaren sortzaile izan litezke.

Zulo beltzak izateko probabilitatea zuten objektuak tamaina eta abiadura egokiak zituen akrezio-dikoaren presentziagatik ziren identifikatuak, beste objektu trinkoen inguruan espero litekeen erupzio irregularren presentziarik gabe. Izar masadun zulo beltzak gama izpien leherketarekin elazionaturk egon litezke, gama izpien leherketak supernoba eta zulo beltzak ez diren beste objektu batzuekin erlazionaturiko behaketetan bien arteko erlazioaren aukera murriztu arren.

Zulo beltzak izateko lehen hautagaiak 1960eko hamarkadan irratiastronomoek topatutako nukleo galaktiko aktiboak eta kuasarrak izan ziren.

Objektu hauek sortzen duten energia kopuru handiaren azalpen bakarra zulo beltzen akrezio-diskoaren marruskaduraren ondorioz, eraginkortasunez masa energia bilakatzean askatutako energian datzala dirudi.

1970.eko hamarkadan, teoria honen onarpenak kuasarrak urruneko galaxiak zirenaren uste zabaldua desegin zuen, hau da, inongo mekanismo fisikoak ezin duela horren energia kopuru izugarria sortu.

1980eko hamarkadan galaxia erdiguneen inguruan mugitzen ziren izarren mugimenduen behaketei esker, zulo beltz supermasiboak galaxia gehienen zentroetan daudela uste da, baita Esne Bidean ere. Gaur egun Sagittarius A*, Esne Bidearen erdialdean kokatua, zulo beltz supermasibo baten kokalekutzat hartzen da. Aurkikuntza berriek zulo beltzak galaxien sorreran duten parteartzea erakusten dute.

Gaur egungo fisikaren legeak zuzenak direla suposatu ezkero, Sagittarius A*tik unitate astronomiko gutxi batzuren barruan dauden izarren orbitak Esne Bidearren erdigunean dagoen objektua zulo beltz bat bakarrik izan litekeela ondorioztatzen dute.

Argazkia: Argazki honetan M87 galaxiak igorritako zorrotada galaxiaren erdigunean dagoen zulo beltz supermasibo baten ondorio dela suposatzen da.

Gaur egun galaxia guztiek zentruan zulo beltz supermasibo bat dutela suposatzen da, honek galaxiako erdigunean dagoen gas eta hauts guztia irensten duelarik, erradiazio ikaragarria sortuz prozesuan. Inguruko masa guztia irentsitakoan amaitzen da irenste prozesua hori.

Honek azaltzen du zergatik ez dagoen kuasarrik gertu. Zergatiak argi ez dauden arren zulo beltzen hazkundea osagai esferikoa, galaxia eliptikoa edo espiral-galaxiaren bapateko hazkundearekin erlazionatzen da, bertan bizi baita. Interesgarria da nola ez dagoen zulo beltz supermasiboen existentziaren ziurtasunik “globular cluster”en zentroan, hauek galaxietatik arras ezberdinak direla adieraziz.

[aldatu] Aurkikuntza berriak

2004ean zulo beltz talde bat aurkitu zen, zulo beltzak unibertsoan nola banatzen diren hobeto ulertaraziz. Honek ikerlariak unibertsoan zulo beltzen kopurua berrikustera bultzatu ditu. Uste zena baina bost aldiz zulo beltz geihago daudela pentsatzen da gaur egun.

2004eko uztailean astronomoek zulo beltz erraldoi bat aurkitu zuten, Q0906+6930, Hartz nagusia konstelazioan topatzen den galaxia urrun baten zentruan. Aurkitutako zulo beltzaren tamaina eta aurreikusitako adinak unibertsoaren adina aurkitzen lagun dezakeen ezaugarriak ditu.

2004eko azaroan astronomo talde batek Sagittarius A*tik hiru argi urteetara orbitatzen ari den gure galaxiako lehen masa ertaineko zulo beltzaren aurkikuntzari buruzko informazioa azaldu zuten 1300 eguzki-masa dituen masa ertaineko zulo beltz hau, zazpi izarreko taldearekin batera, galaxiaren erdiguneak banatutako izar masibo multzo baten hondakinak dira ziurrenik. Aurkikuntza honek zulo beltz supermasiboak ondoko zulo beltz txikiagoak eta izarrak irentsiz hazten direnaren ideia babestuko luke.

2005eko otsailean, SDSS J090745.0+24507 izar erraldoi urdina Esne bidetik ihes abiaduraren bikoitzean (argi-abiaduraren 0.0022) urruntzen aurkitu zen. Izarraren bideak galaxiaren erdigunera garamatza. Bere abiadura handiak galaxiaren zentruan zulo beltz supermasibo bat dagoenaren hipotesia babesten du.

Lurreko partikula azeleragailuetan mikro zulo beltzaren formakuntzaren berri eman da, baina baieztatzeke dago oraindik. Beraz ez dago zulo beltz primarioentzako izangairik.

[aldatu] Erlazionaturiko kontzeptuak

Izarra

[aldatu] Kanpo loturak

[aldatu] Euskaraz

• [1] Zulo beltzak: Historia pixka bat (II)
• [2] Zulo beltzaren baporaketa, Hawkingen efektua
• [3] Zulo beltzen muga inguruetan (II)

[aldatu] Ingeleraz

• Black Holes: Gravity's Relentless Pull Award-winning interactive multimedia Web site about the physics and astronomy of black holes from the Space Telescope Science Institute
• FAQ on black holes
• Schwarzschild Geometry on Andrew Hamilton’s website
• Black Hole in Knowledge storage
• Tufts University: Student Project (Great Kid's Section)
• Movie of Black Hole Candidate from Max Planck Institute
• 13 Apr 2006: UT Brownsville Group Simulates Spinning Black-Hole Binaries
• Black Hole Research News on ScienceDaily
• Scientific American Magazine (July 2003 Issue) The Galactic Odd Couple - giant black holes and stellar baby booms
• Scientific American Magazine (May 2005 Issue) Quantum Black Holes
• SPACE.com All About Black Holes News, Features and Interesting Original Videos
• Black holes explained Information about Black Holes at larger-than-life.org

[aldatu] Frantsesez

• Trou noir, dossier introductif par futura-sciences.com
• Astrofiles : Le mystère des trous noirs
• Recherche de nouvelle physique avec les micro trous noirs A. Barrau & J. Grain, CERN.
• Les Trous Noirs

[aldatu] Gazteleraz

• Stephen Hawking cambia de opinión sobre los agujeros negros
• Proyecto Celestia Vídeo de la captura (simulada) de una nave espacial por un agujero negro (CYGNUS X1).