Kuanguka kwenye shimo jeusi ni kwa urahisi njia mbaya zaidi ya kufa.
Sikukuu ya Halloween ni wakati wa kuteswa na mizimu, majini na mizimu, lakini hakuna kitu katika ulimwengu kinachotisha kama nyeusi shimo.
Mashimo meusi - maeneo katika nafasi ambapo mvuto ni mkubwa sana kwamba hakuna kitu kinachoweza kutoroka - ni mada moto katika habari siku hizi. Nusu ya Tuzo ya Nobel ya Nobel katika Fizikia ilitunukiwa Roger Penrose kwa kazi yake ya hisabati inayoonyesha kwamba mashimo meusi ni tokeo lisiloepukika la nadharia ya Einstein ya mvuto. Andrea Ghez na Reinhard Genzel walishiriki nusu nyingine kwa kuonyesha hilo shimo kubwa jeusi linakaa katikati ya galaksi yetu.
Mashimo nyeusi yanatisha kwa sababu tatu. Ikiwa utaanguka kwenye shimo jeusi lililobaki wakati nyota ilipokufa, utasagwa. Pia, mashimo makubwa meusi yanayoonekana katikati ya galaksi zote yana hamu ya kutosheleza. Na shimo nyeusi ni mahali ambapo sheria za fizikia zimefutwa.
Nimekuwa nikisoma shimo nyeusi kwa zaidi ya miaka 30. Hasa, Nimezingatia mashimo meusi makubwa sana ambayo hujificha katikati ya galaksi. Mara nyingi hawafanyi kazi, lakini wanapokuwa hai na wanakula nyota na gesi, eneo lililo karibu na shimo jeusi linaweza kuangaza kuliko galaksi nzima inayowakaribisha. Galaksi ambapo mashimo meusi yanafanya kazi huitwa quasars. Pamoja na yote ambayo tumejifunza kuhusu shimo nyeusi katika miongo michache iliyopita, bado kuna mengi mafumbo ya kutatua.
Kifo na shimo nyeusi
Mashimo meusi yanatarajiwa kutokea wakati nyota kubwa inapokufa. Baada ya mafuta ya nyuklia ya nyota hiyo kuisha, kiini chake huporomoka hadi hali mnene zaidi wa maada inayoweza kuwaziwa, mzito mara mia zaidi ya kiini cha atomiki. Hiyo ni mnene sana hivi kwamba protoni, neutroni na elektroni sio chembe tofauti tena. Kwa kuwa mashimo nyeusi ni giza, hupatikana wakati wanazunguka nyota ya kawaida. Sifa za nyota ya kawaida huruhusu wanaastronomia kukisia sifa za mwenzi wake wa giza, shimo jeusi.
Shimo jeusi la kwanza kuthibitishwa lilikuwa Cygnus X-1, chanzo angavu zaidi cha X-ray katika kundinyota la Cygnus. Tangu wakati huo, takriban mashimo meusi 50 yamegunduliwa katika mifumo ambapo nyota ya kawaida huzunguka shimo jeusi. Wao ni mifano ya karibu ya kuhusu milioni 10 ambazo zinatarajiwa kutawanyika katika njia ya Milky Way.
Mashimo meusi ni makaburi ya maada; hakuna kinachoweza kuwaepuka, hata mwanga. The hatima ya mtu yeyote kuanguka kwenye shimo jeusi ingekuwa "spaghettification" chungu, wazo lililoenezwa na Stephen Hawking katika kitabu chake "Historia Fupi ya Wakati.” Katika tambi, uzito mkubwa wa shimo jeusi ungekuvuta, kutenganisha mifupa yako, misuli, mishipa na hata molekuli. Kama vile mshairi Dante alivyoeleza maneno juu ya milango ya kuzimu katika shairi lake la Vichekesho vya Kimungu: Achana na matumaini, ninyi nyote mnaoingia hapa.
Mnyama mwenye njaa katika kila galaksi
Zaidi ya miaka 30 iliyopita, uchunguzi na Darubini ya Nafasi ya Hubble wameonyesha hiyo galaksi zote zina mashimo meusi kwenye vituo vyao. Makundi makubwa ya nyota yana mashimo meusi makubwa zaidi.
Asili inajua jinsi ya kutengeneza mashimo meusi juu ya safu nyingi za kushangaza, kutoka kwa maiti za nyota mara chache ya uzani wa Jua hadi monsters makumi ya mabilioni ya mara kubwa zaidi. Hiyo ni kama tofauti kati ya tufaha na Piramidi Kuu ya Giza.
Mwaka jana tu, wanaastronomia walichapisha picha ya kwanza kabisa ya shimo nyeusi na upeo wake wa matukio, mnyama mwenye uzito wa bilioni 7 katikati ya galaksi ya duaradufu ya M87.
Ni zaidi ya mara elfu moja ya shimo jeusi kwenye galaksi yetu, ambalo wagunduzi wake walinyakua Tuzo ya Nobel ya mwaka huu. Mashimo haya meusi huwa na giza wakati mwingi, lakini nguvu ya uvutano inapoingia kwenye nyota na gesi iliyo karibu, huingia kwenye shughuli kali na kusukuma kiasi kikubwa cha mionzi. Shimo nyeusi kubwa ni hatari kwa njia mbili. Ukikaribia sana, nguvu ya uvutano kubwa itakuvuta ndani. Na ikiwa ziko katika awamu yao ya quasar, utalipuliwa na mionzi yenye nguvu nyingi.
Je, quasar ni mkali kiasi gani? Hebu wazia unaelea juu ya jiji kubwa kama Los Angeles usiku. Takriban taa milioni 100 kutoka kwa magari, nyumba na mitaa jijini zinalingana na nyota kwenye galaksi. Katika mlinganisho huu, shimo jeusi katika hali yake ya kufanya kazi ni kama chanzo cha mwanga chenye kipenyo cha inchi 1 katikati mwa jiji LA ambacho huangaza jiji kwa mamia au maelfu. Quasars ni vitu vyenye mkali zaidi katika ulimwengu.
Mashimo meusi makubwa ni ya ajabu
The shimo kubwa jeusi lililogunduliwa hadi sasa ina uzito wa mara bilioni 40 ya uzito wa Jua, au mara 20 ya ukubwa wa mfumo wa jua. Ingawa sayari za nje katika mfumo wetu wa jua huzunguka mara moja katika miaka 250, kitu hiki kikubwa zaidi huzunguka mara moja kila baada ya miezi mitatu. Makali yake ya nje huenda kwa nusu ya kasi ya mwanga. Kama mashimo yote meusi, makubwa yanalindwa kutoka kwa macho na upeo wa macho. Katika vituo vyao ni umoja, hatua katika nafasi ambapo msongamano hauna mwisho. Hatuwezi kuelewa mambo ya ndani ya shimo jeusi kwa sababu sheria za fizikia zinavunjwa. Muda huganda kwenye upeo wa upeo wa tukio na mvuto huwa usio na kikomo katika umoja.
Habari njema juu ya shimo kubwa nyeusi ni kwamba unaweza kuishi kuanguka kwenye moja. Ingawa mvuto wao ni mkubwa zaidi, nguvu ya kunyoosha ni dhaifu kuliko ingekuwa kwa shimo dogo jeusi na isingekuua. Habari mbaya ni kwamba upeo wa macho wa tukio unaashiria ukingo wa shimo. Hakuna kitu kinachoweza kutoroka ndani ya upeo wa macho wa tukio, kwa hivyo hukuweza kutoroka au kuripoti matumizi yako.
Kulingana na Stephen Hawking, shimo nyeusi ni polepole kuyeyuka. Katika siku zijazo za mbali za ulimwengu, muda mrefu baada ya nyota zote kufa na galaksi zimeondolewa kutoka kwa mtazamo na upanuzi wa kasi wa ulimwengu, mashimo meusi yatakuwa vitu vya mwisho vilivyobaki.
Shimo nyeusi kubwa zaidi itachukua idadi isiyofikirika ya miaka ya kuyeyuka, inakadiriwa kuwa nguvu 10 hadi 100, au 10 yenye sufuri 100 baada yake. Vitu vya kutisha zaidi katika ulimwengu ni karibu milele.
Imeandikwa na Chris Impey, Profesa Mashuhuri wa Chuo Kikuu cha Astronomy, Chuo Kikuu cha Arizona
Ilichapishwa awali Mazungumzo.
