Naučnici otkrili nešto što prema teoriji NE BI TREBALO DA POSTOJI! Misterija iz dubina svemira otvorila potpuno nova pitanja

Zamislite događaj toliko snažan da se tokom samo delića sekunde oslobodi energija ekvivalentna masi osam Sunaca, a da njegov signal do Zemlje putuje čak sedam milijardi godina. Upravo takvu pojavu registrovali su naučnici 21. maja 2019. godine, kada su izuzetno osetljivi detektori u Sjedinjenim Američkim Državama i Evropi zabeležili gravitacioni talas nastao spajanjem dve ogromne crne rupe. Otkriće, koje je javnosti predstavljeno u septembru 2020. godine, otvorilo je jedno od najzanimljivijih pitanja savremene astronomije – kako nastaju crne rupe koje, prema pojedinim teorijskim modelima, uopšte ne bi trebalo da postoje?

Iako se univerzum proučava decenijama, njegova prostranstva i dalje kriju pojave koje naučnike primoravaju da preispituju dosadašnja saznanja, a otkrivanje ovog neobičnog kosmičkog sudara omogućilo im je da prvi put na tako neposredan način potvrde nastanak crne rupe srednje mase. Istovremeno, istraživanja drugih svemirskih fenomena, poput eksplozija masivnih zvezda, pokrenula su i pitanje koje se tiče same Zemlje – da li događaji udaljeni desetinama svetlosnih godina mogu da ostave katastrofalne posledice po život na našoj planeti?

Signal trajao svega desetinku sekunde, a do Zemlje putovao milijardama godina

Međunarodni tim astronoma uspeo je da registruje signal nazvan GW190521, zahvaljujući detektorima LIGO u Americi i Virgo u Italiji, koji beleže izuzetno male promene u prostor-vremenu izazvane snažnim kosmičkim događajima.

Analiza je pokazala da su se dve crne rupe, od kojih je jedna imala masu približno 85 puta veću od Sunčeve, a druga oko 66 puta veću, postepeno približavale jedna drugoj, da bi se na kraju spojile u novi objekat čija je masa procenjena na 142 Sunčeve mase. Razlika u njihovoj ukupnoj početnoj i konačnoj masi odgovara ogromnoj količini energije koja je tokom spajanja oslobođena u obliku gravitacionih talasa.

Posebno fascinira činjenica da je signal, koji je do naših detektora putovao oko sedam milijardi godina, trajao svega desetinku sekunde, što znači da je čovečanstvo registrovalo trag događaja koji se odigrao kada je univerzum bio približno upola mlađi nego danas.

Profesor Nelson Kristensen iz Opservatorije Azurne obale u Francuskoj, govoreći za BBC nakon objavljivanja otkrića, ukazao je upravo na neverovatnu udaljenost koju je signal prešao.

– Zapanjujuće je, zaista, ovaj signal se širio sedam milijardi godina. Ovaj događaj se dogodio malo pre poluvremena za univerzum, a sada se mehanički preselio ovde na Zemlju gde su ga uočili detektori – objasnio je Kristensen tada.

Crna rupa koja prema teoriji nije trebalo da nastane

Međutim, ono što je naučnike posebno iznenadilo nije bila samo ogromna energija oslobođena tokom sudara, već i masa jedne od crnih rupa koje su u njemu učestvovale.

Prema teorijskim modelima razvoja masivnih zvezda, postoji određeni raspon masa u kojem crne rupe ne bi trebalo da nastaju neposrednim kolapsom zvezde. Kada dovoljno masivna zvezda iscrpi svoje nuklearno gorivo, njeno jezgro može da se uruši i stvori crnu rupu, ali u pojedinim slučajevima procesi koji prethode završnoj eksploziji mogu da dovedu do potpunog razaranja zvezde.

Upravo zbog toga modeli predviđaju takozvani maseni jaz, približno između 65 i 120 Sunčevih masa, u kojem je nastanak crnih rupa uobičajenim putem otežan ili nemoguć.

Jedna od dve crne rupe koje su proizvele signal GW190521 imala je procenjenu masu od 85 Sunčevih masa, što ju je smestilo upravo u taj zagonetni raspon, zbog čega su istraživači počeli da razmatraju mogućnost da je i ona sama nastala ranijim spajanjem dva manja objekta.

“Imaćemo kišu crnih rupa”: Naučnici očekuju nova otkrića

Otkriće gravitacionih talasa predstavljalo je jednu od najvećih prekretnica u modernoj astronomiji, jer je naučnicima omogućilo da proučavaju udaljene kosmičke događaje na način koji ranije nije bio moguć.Od prve direktne detekcije gravitacionih talasa 2015. godine, istraživači su nastavili da usavršavaju instrumente i metode analize, čime su otvorili mogućnost registrovanja sve većeg broja spajanja crnih rupa i drugih masivnih objekata.

Jedna od naučnica koje su učestvovale u istraživanju, profesorka Alesandra Buonano sa Instituta Maks Plank za gravitacionu fiziku, još prilikom objavljivanja otkrića 2020. godine govorila je o mogućnostima koje bi povećana osetljivost detektora mogla da donese u budućnosti.

– Povećava se osetljivost detektora kako bismo mogli na kraju da napravimo više od jedne detekcije dnevno. Imaćemo kišu crnih rupa. Ali ovo je prelepo jer ćemo njima naučiti mnogo više – izjavila je Buonano.

Svaka nova detekcija donosi dodatne informacije o masama, osobinama i poreklu crnih rupa, ali i mogućnost da se preciznije ispita kako gravitacija funkcioniše u najekstremnijim uslovima.

Mogu li eksplozije u svemiru da izazovu katastrofu na Zemlji?

I dok spajanje crnih rupa predstavlja jedan od najsnažnijih događaja koji se mogu registrovati putem gravitacionih talasa, naučnici istovremeno proučavaju i druge kosmičke pojave koje bi, pod određenim okolnostima, mogle direktno da utiču na život na Zemlji.

Među njima su eksplozije supernova, koje nastaju tokom završnih faza razvoja pojedinih zvezda i mogu da oslobode ogromne količine zračenja.

Jedno od istraživanja, objavljeno 2020. godine razmatralo je mogućnost da je eksplozija supernove u relativnoj blizini Zemlje doprinela velikom izumiranju živog sveta pre približno 359 miliona godina. Autori istraživanja pretpostavili su da je jedna ili više eksplozija, na udaljenosti od približno 65 svetlosnih godina, mogla da izazove dugotrajno oštećenje ozonskog omotača, čime bi živi svet na površini planete bio izložen znatno većim količinama štetnog ultraljubičastog zračenja.

Ipak, naučnici naglašavaju da je reč o hipotezi, a ne o konačno dokazanom uzroku izumiranja, jer bi za njeno potvrđivanje bilo neophodno pronaći odgovarajuće tragove radioaktivnih izotopa u geološkim slojevima iz tog perioda.

Profesor Brajan Filds sa Univerziteta Ilinois, jedan od autora istraživanja, objasnio je da rezultati ukazuju na mnogo širu povezanost Zemlje sa događajima koji se odvijaju u svemiru.

– Naša studija govori o tome da život na Zemlji ne postoji izolovano. Mi smo stanovnici svemira i svemir interveniše u našim životima. Često to čini neprimetno, ali ponekad može delovati razorno – poručio je Filds.

Koliko blizu mora da eksplodira zvezda da bi ugrozila život?

Prema procenama naučnika, eksplozija dovoljno bliske supernove mogla bi da ima ozbiljne posledice po Zemlju, ali stepen opasnosti zavisio bi od njene udaljenosti, energije i karakteristika emitovanog zračenja.

U pojedinim istraživanjima kao naročito rizična pominje se udaljenost od nekoliko desetina svetlosnih godina, dok bi snažne eksplozije, u zavisnosti od okolnosti, mogle da izazovu određene posledice i na većim rastojanjima. Jedan od mogućih mehanizama jeste oštećenje ozonskog omotača, koje bi omogućilo većem delu štetnog ultraljubičastog zračenja da dopre do površine Zemlje, a posledice bi mogle da se odraze na biljke, životinje i čitave ekosisteme.

Istraživači sa Univerziteta Ilinois ukazali su i na to da bi posledice izloženosti kosmičkim zracima mogle da traju znatno duže od same eksplozije, u određenim scenarijima čak desetinama hiljada godina. Ipak, trenutno nema potvrđenog kandidata za supernovu koji se nalazi dovoljno blizu Zemlje da bi predstavljao takvu pretnju.

Poslednja velika eksplozija vidljiva golim okom zabeležena 1987. godine

Koliko su ovakvi događaji retki iz perspektive posmatrača na Zemlji pokazuje i primer supernove SN 1987A, koja je primećena u februaru 1987. godine u Velikom Magelanovom oblaku, galaksiji koja se nalazi u blizini Mlečnog puta.

Eksplozija je bila udaljena približno 168.000 svetlosnih godina od Zemlje, a predstavljala je prvu supernovu vidljivu golim okom još od 1604. godine, kada je astronom Johanes Kepler posmatrao sličan događaj u našoj galaksiji.

Zahvaljujući savremenim teleskopima, naučnici su decenijama nastavili da proučavaju ostatke ove eksplozije, prateći promene koje su nastajale širenjem materijala kroz okolni svemir.

Otkrića poput gravitacionog talasa GW190521 i istraživanja eksplozija masivnih zvezda pokazuju da se univerzum neprestano menja, ali i da mnogi procesi koji oblikuju njegov razvoj ostaju nedovoljno istraženi. Iako se najveći broj takvih događaja odvija na nezamislivim udaljenostima od Zemlje, njihovo proučavanje omogućava naučnicima da bolje razumeju nastanak galaksija, razvoj zvezda i kosmičke okolnosti u kojima se pojavio život na našoj planeti.

(Caltech / LIGO/BBC)

BONUS VIDEO: