Svarta hål är enorma kosmiska fenomen så stora att inte ens ljus kan lämna dem. De flesta tror att allt svarta hål gör är att sitta och äta vilsebitar gas eller damm.
Men kan svarta hål faktiskt ha mer intressanta inre liv? Kan de till exempel explodera? Om explosionen betyder "ett plötsligt, kortvarigt frisläppande av en enorm mängd energi", så är svaret ett otvetydigt ja. Och det mest intressanta är att de till och med kan explodera på flera intressanta sätt.
Det finns ett sätt att svarta hål kan explodera. Denna process förklaras av det faktum att svarta hål inte är helt svarta, vilket upptäcktes av den berömda astrofysikern Stephen Hawking 1976.
"Inom klassisk fysik kan ingenting komma ut ur ett hål," berättade Sameer Mathur, fysiker vid Ohio State University, till WordsSideKick.com i ett mejl. "Men Hawking fann att, genom kvantmekaniken, tar hålet långsamt bort sin energi i oändligheten genom att sända ut lågenergistrålning, kallad Hawking-strålning."
Tills ett svart hål absorberar nytt material kommer det långsamt att förlora massa eftersom det avger Hawking-strålning, men det är långsamt. Ett typiskt svart hål med en massa flera gånger solens massa sänder ut ungefär en foton, eller ett ljuspaket, varje år. Med denna hastighet tar ett typiskt svart hål 10^100 år att helt avdunsta.
Men Hawking insåg att mindre svarta hål avdunstar mycket snabbare. När ett svart hål blir mindre och mindre avger det mer och mer strålning. I de sista ögonblicken av sitt liv avger ett svart hål så mycket strålning, och så snabbt, att det fungerar som en bomb och släpper ut en ström av högenergistrålning och partiklar.
Om små (jordstora) svarta hål hade bildats i det extremt tidiga universum skulle de ha tagit flera miljarder år att förånga, vilket betyder att dessa "ursprungliga" svarta hål, om de finns, exploderar i hela universum just nu. Hittills har astronomer inte hittat några bevis på att ursprängda svarta hål, men de kan finnas i närheten.
Svarta hål exploderar i en annan typ av explosion som inte finns någon annanstans i universum på grund av deras rotation. Spinnande svarta hål – även kallade Kerr-svarta hål efter Nya Zeelands matematiker Roy Kerr, som först förstod hur de fungerar – skapar en ergosfär runt deras händelsehorisonter. Ergosfären är ett avlångt område av rymden där ingenting kan förbli stillastående. Allt som faller på ett roterande svart hål börjar rotera runt det när partikeln kommer in i ergosfären.
Rymdtiden runt ett roterande svart hål kan också attrahera fotoner. Om det finns tillräckligt med fotoner kan de studsa av varandra eller eventuella herrelösa partiklar. Ibland får studsen att fotoner lämnar ergosfären. Men i andra fall gör studsen att fotonerna faller djupare ner i det svarta hålet, där de får energi. De kan sedan skingras igen till en högre bana och sedan falla tillbaka ner igen.
Med varje upprepning av denna process och med varje resa runt det svarta hålet, får fotonen energi. Denna process kallas "överstrålning". Om fotonen slutligen bryter sig loss kommer den att ha en enorm mängd energi jämfört med när den först började sin resa.
Om tillräckligt många fotoner är inblandade i denna process kan de brista ut på en gång med otrolig energi och förvandlas till en så kallad "svarthålsbomb". Även om själva det svarta hålet inte exploderar visar denna överstrålningseffekt återigen hur kraftfullt svarta hål kan påverka miljön.
Det vanligaste sättet att svarta hål orsakar explosioner är inte genom deras självförstörelse, utan genom kraften av deras oemotståndliga gravitationskraft. Supermassiva svarta hål finns i galaxernas centrum, och ibland passerar stora materiaklumpar, som stjärnor, för nära. När detta händer, slits stjärnan sönder av tidvatteneffekter, och denna rivning resulterar i ett explosivt frigörande av energi. Astronomer på jorden kan observera denna energifrisättning som en kort men intensiv skur av röntgenstrålar och gammastrålar.
Förutom att strimla stjärnor samlar dessa supermassiva svarta hål ofta svärmar av materia som ständigt virvlar runt dem i gigantiska ansamlingsskivor. Accretionskivor når temperaturer på kvadriljoner grader, vilket gör dem till de ljusaste objekten i universum – en glödande skiva kan överglänsa mer än en miljon galaxer samtidigt.
Vid sin maximala effekt skapar skivorna elektriska och magnetiska fält som drar en del av skivmaterialet runt svarta hål till långa, tunna strålar som sträcker sig tiotusentals ljusår. Även om dessa jetplan inte är tekniskt explosioner, är de fortfarande ganska intensiva.
Du kan hjälpa Ukraina att slåss mot de ryska inkräktarna. Det bästa sättet att göra detta är att donera medel till Ukrainas väpnade styrkor genom Rädda liv eller via den officiella sidan NBU.
Läs också: