Tassew Li X-​Xjenzati Sabu T-​Toqob Suwed?

DONNHOM affarijiet tal-​fantaxjenza​—stilel li darba kienu jiddu jsiru inviżibbli, mgħaffġin mill-​forza tal-​gravità tagħhom stess, u xejn, lanqas saħansitra d-​dawl, ma jiskappa minn taħt idejhom. Ħafna astronomi jemmnu li toqob suwed bħal dawn jistgħu jkunu xi ħaġa komuni fl-​univers. Tixtieq tkun taf iktar dwarhom? L-​istorja tibda fil-​kostellazzjoni sabiħa fin-​naħa tat-​Tramuntana msejħa Cygnus, li tfisser “iċ-​Ċinju.”

Cygnus X-​1​—Toqba Sewda?

Mis-​snin 60 ’l hawn, l-​astronomi kienu qed jinteressaw ruħhom f’naħa partikulari tal-​kostellazzjoni Cygnus. Osservatorji li jorbitaw u li ntbagħtu fl-​ispazju ’l fuq mill-​atmosfera taʼ l-​Art skoprew sors qawwi taʼ X rays ġejjin minn din in-​naħa, li ġiet mogħtija l-​isem Cygnus X-​1.

Ix-xjenzati ilhom jafu li iktar ma oġġett ikun jikwi, iktar jarmi enerġija b’wavelengths elettromanjetiċi iqsar u iktar enerġetiċi. Jekk tikwi biċċa ħadida ġo forn jaħraq ħafna, għall-​ewwel din tibda ssir ħamra, u hekk kif il-​ħadida ssir tikwi iktar, din issir safra u mbagħad bajda. F’dan ir-​rigward, l-​istilel huma bħall-​ħadid. Stilel li huma relattivament kesħin, b’temperatura taʼ madwar 3,000 K, għandhom kulur ħamrani, fil-​waqt li stilla safra, bħax-​Xemx, għandha temperatura tal-​wiċċ viċin is-​6,000 K.a Madankollu, trid issaħħan il-​gass stellari sa ma jilħaq temperatura taʼ miljuni taʼ kelvins biex tipproduċi r-​radjazzjoni taʼ l-​X rays li toħroġ minn Cygnus X-​1. Ebda stilla m’għandha temperatura tal-​wiċċ bħal din.

Fil-post fejn hemm Cygnus X-​1, l-​astronomi sabu stilla li għandha temperatura tal-​wiċċ li hija kkalkulata li tilħaq it-​30,000 K​—verament taħraq ħafna, imma ma taħraqx biżżejjed biex tkun is-​sors taʼ l-​X rays. Huwa stmat li din l-​istilla, bl-​isem taʼ HDE 226868, hija massiva xi 30 darba iktar mix-​Xemx, u tinsab 6,000 sena tad-​dawl ’il bogħod mill-​Art. Din is-​superġganta għandha seħbitha, u t-​tnejn qed iduru u jagħqdu madwar xulxin f’żifna orbitali kull 5.6 ġranet. Ix-​xjenzati jikkalkulaw li din is-​sieħba tinsab biss ftit miljuni taʼ kilometri ’l bogħod minn HDE 226868. Skond kif jgħidu xi sorsi, din is-​sieħba hija massiva xi għaxar darbiet iktar mix-​Xemx. Imma hemm xi ħaġa verament stramba dwar din is-​sieħba​—din hija inviżibbli. Ebda stilla normali taʼ dak il-​kobor m’għandha tkun inviżibbli f’din id-​distanza mill-​Art. Oġġett daqshekk enormi li jidher li jarmi l-​X rays imma ma jarmix id-​dawl viżibbli hemm possibbiltà kbira li jkun toqba sewda, jgħidu x-​xjenzati.

Mawra sa Toqba Sewda

Immaġina li tistaʼ tmur sa Cygnus X-​1. Jekk nassumu li din tassew hi toqba sewda, dak li se tara għandu mnejn jixbah lill-​istampa f’paġna 17. L-​istilla l-​kbira hija HDE 226868. Fil-​waqt li din l-​istilla għandha dijametru taʼ miljuni taʼ kilometri, it-​toqba sewda għandha mnejn ikollha dijametru taʼ madwar 60 kilometru. It-​tikka sewda żgħira fiċ-​ċentru tas-​sħaba tobrom taʼ gassijiet jiddu hija l-​event horizon, jew il-​wiċċ, tat-​toqba sewda. Madankollu, dan m’huwiex wiċċ solidu, imma iktar jixbah lil xi dell. Huwa t-​tarf tar-​reġjun li fih il-​gravità madwar it-​toqba sewda tant hi qawwija li lanqas id-​dawl ma jistaʼ jiskappa. Ħafna xjenzati jaħsbu li ġewwa dan l-​orizzont, fiċ-​ċentru tat-​toqba sewda, jeżisti punt fejn il-​volum huwa żero u d-​densità hija infinita, magħruf bħala singularità, li ġo fih tkun sparixxiet il-​materja kollha taʼ ġot-​toqba sewda.

It-toqba sewda qed tiġbed is-​saffi taʼ barra tal-​gass taʼ l-​istilla seħbitha. Il-​gass mill-​istilla jieħu l-​forma taʼ plattin jiddi hekk kif il-​gass idur b’veloċità li dejjem tiżdied, u jibda jisħon bil-​frizzjoni taʼ madwar it-​toqba sewda. Dan il-​plattin taʼ gass jaħraq ħafna jipproduċi l-​X rays eżatt barra t-​toqba sewda, hekk kif il-​gass jiġi aċċellerat mill-​gravità intensa u jilħaq veloċità li ma titwemminx. M’għandniex xi ngħidu, ladarba l-​gass jaqaʼ ġot-​toqba sewda, ebda X rays oħrajn​—jew kwalunkwe ħaġa oħra—​ma jkunu jistgħu jiskappaw iżjed.

Cygnus X-​1 hija dehra spettakolari, imma tersaqx viċin iżżejjed! Mhux l-​X rays tagħha biss huma fatali imma anki l-​gravità tagħha. Fuq l-​Art, teżisti differenza żgħira fil-​forza tal-​gravità bejn rasek u saqajk meta tkun bil-​wieqfa. Din id-​differenza toħloq ġibda żgħira ħafna li ma tinħassx. Madankollu, f’Cygnus X-​1, din id-​differenza żgħira hija mmoltiplikata għal 150 biljun darba, u b’hekk toħloq forza li attwalment kieku ġġebbidlek ġismek, bħallikieku xi par idejn inviżibbli qed iġebbdulek saqajk lejn naħa u rasek lejn in-​naħa l-​oħra!

Cygnus A​—Hija Din Toqba Sewda Supermassiva?

Hemm naħa oħra misterjuża fil-​kostellazzjoni Cygnus. Viżwalment, f’din in-​naħa hemm biss tikka żgħira li ma tantx tidher u li fil-​fatt hija galassja fil-​bogħod, imma din tarmi mewġ radjoloġiku (radio waves) mill-​iktar qawwi fis-​sema. Din hija msejħa Cygnus A, u x-​xjenzati ilhom iħabblu moħħhom dwarha minn mindu ġiet skoperta, iktar minn 50 sena ilu.

Moħħna ma jistax jimmaġina l-​iskala taʼ Cygnus A. Fil-​waqt li Cygnus X-​1 tinsab fil-​galassja tagħna stess, xi ftit eluf taʼ snin tad-​dawl ’il bogħod, huwa maħsub li Cygnus A tinsab mijiet taʼ miljuni taʼ snin tad-​dawl ’il bogħod. Għalkemm Cygnus X-​1 u s-​sieħba viżibbli tagħha jinsabu biss xi minuta tad-​dawl ’il bogħod minn xulxin, il-​kolonni fformati miż-​żewġ ġetts taʼ mewġ radjoloġiku f’Cygnus A jinsabu mijiet taʼ eluf taʼ snin tad-​dawl ’il bogħod minn xulxin.b Evidentement, xi ħaġa fiċ-​ċentru taʼ Cygnus A ilha tispara dawn il-​ġetts intensi taʼ enerġija f’direzzjonijiet opposti għal mijiet taʼ eluf jew saħansitra miljuni taʼ snin, bħal xi speċi taʼ xkubetta li tispara raġġi kosmiċi. Mapep radjoloġiċi ddettaljati taċ-​ċentru taʼ Cygnus A jirrivelaw li, meta mqabbla mal-​ġetts, l-​ixkubetta li tispara r-​raġġi hija żgħira ħafna, inqas minn xahar tad-​dawl fid-​daqs. Kieku kienet qed tixxengel matul dan iż-​żmien kollu, ir-​raġġi kienu jkunu mgħawġin. Imma l-​ġetts misterjużi huma perfettament dritti, bħallikieku l-​ixkubetta li sparathom kienet ġiet stabbilizzata minn ġiroskopju enormi.

X’jistaʼ jkun qed jiġri? “Mill-​viżibilju taʼ ideat li kienu ġew ipproponuti sa kmieni fis-​snin 80 biex jagħtu spjegazzjoni tal-​magna ċentrali,” jikteb il-​Professur Kip S. Thorne, “waħda biss kienet tagħti x’tifhem li jeżisti ġiroskopju taʼ l-​għaġeb li għandu ħajja twila, taʼ daqs iżgħar minn xahar tad-​dawl, u b’kapaċità li jiġġenera ġetts qawwijin. Din l-​idea unika kienet toqba sewda ġganteska, li ddur b’veloċità kbira.”

Suspetti Oħrajn taʼ Toqob Suwed

Fl-​1994 it-​Teleskopju Spazjali Hubble, li kien għadu kif sarulu xi tiswijiet, eżamina mill-​qrib il-​galassja “viċina” M87, li huwa kkalkulat li tinsab 50 miljun sena tad-​dawl ’il bogħod. Bil-​kwalitajiet ottiċi immodernizzati tiegħu, il-​Hubble skopra sħaba tobrom taʼ gass fiċ-​ċentru taʼ l-​M87, li kienet qed iddur u tagħqad madwar xi oġġett b’veloċità li tbellhek taʼ żewġ miljun kilometru fis-​siegħa. X’jistaʼ jġiegħel lill-​gass jiċċaqlaq b’veloċità bħal din? Il-​kalkoli wrew li l-​oġġett taʼ ġos-​sħaba tobrom bilfors li għandu massa li hija ugwali, mill-​inqas, għal dik taʼ żewġ biljun Xemx. Imma dak l-​oġġett huwa mdeffes ġo spazju “ċkejken” id-​daqs tas-​sistema solari tagħna. L-​unika ħaġa li x-​xjenzati jistgħu jimmaġinaw li għandha mnejn taqbel maʼ din id-​deskrizzjoni hija toqba sewda supermassiva.

Possibbiltajiet oħrajn taʼ toqob suwed ġew skoperti reċentement fiċ-​ċentru taʼ għadd taʼ galassji li jinsabu fil-​viċin, inkluż il-​ġâra “taʼ bieb maʼ bieb magħna,” il-​galassja Andromeda, li tinsab biss madwar żewġ miljun sena tad-​dawl ’il bogħod. Imma għandu mnejn teżisti toqba sewda ġganteska saħansitra iktar viċin tagħna minn Andromeda! Osservazzjonijiet reċenti jissuġġerixxu li għandu mnejn hemm toqba sewda mill-​kbarnett fiċ-​ċentru tal-​galassja tagħna stess, it-​Triq tal-​Ħalib. Xi ħaġa li qiegħda xi mkien fiċ-​ċokon, u li l-​massa tagħha huwa kkalkulat li hi daqs dik taʼ 2.4 miljun Xemx, qed iġġiegħel lill-​istilel taʼ ħdejn iċ-​ċentru tal-​galassja tagħna jorbitaw madwarha b’veloċitajiet tremendi. Il-​fiżiku Thorne josserva: “L-​evidenza, li akkumulat gradwalment matul is-​snin 80, tissuġġerixxi li toqob bħal dawn jeżistu mhux biss fil-​qalba tal-​biċċa l-​kbira tal-​kwasari u l-​galassji li jarmu l-​mewġ radjoloġiku, imma anki fil-​qalba tal-​biċċa l-​kbira tal-​galassji kbar normali (li ma jarmux mewġ radjoloġiku), bħat-​Triq tal-​Ħalib u l-​Andromeda.”

Ix-xjenzati tassew skoprew it-​toqob suwed? Jistaʼ jkun. Ċertament li skoprew oġġetti strambi ħafna fil-​kostellazzjoni Cygnus u fi mkejjen oħrajn li fil-​preżent jistgħu faċilment jiġu spjegati bħala toqob suwed. Imma tagħrif ġdid jistaʼ wkoll jisfida teoriji li huma aċċettati minn ħafna.

Iktar minn 3,500 sena ilu, Alla staqsa lil Ġob: “Taf hekk sewwa l-​liġijiet tas-​sema?” (Ġob 38:33) Minkejja l-​progress xjentifiku impressjonanti li sar, din il-​mistoqsija xorta għadha f’waqtha. Wara kollox, huwa biss meta l-​bniedem jibda jaħseb li jistaʼ jifhem l-​univers li titfaċċa xi osservazzjoni ġdida mhux mistennija biex twaqqagħlu t-​teoriji li jkun bena b’tant reqqa. Sadanittant, nistgħu noqogħdu nħarsu mmeraviljati lejn il-​kostellazzjonijiet u nitpaxxew bis-​sbuħija tagħhom!

[Noti taʼtaħt]

[Kaxxa fʼpaġna 16, 17]

Kif Tiġi Fformata Toqba Sewda?

SKOND il-​fehma preżenti tax-​xjenza, l-​istilel jiddu minħabba taqbida li ma taqtaʼ xejn bejn il-​gravità u l-​forzi nukleari. Mingħajr il-​gravità biex tross il-​gass ġo l-​istilla, ma jistax ikun hemm fużjoni nukleari. Mill-​banda l-​oħra, mingħajr il-​fużjoni nukleari biex tirreżisti l-​ġibda tal-​gravità, jistgħu jiġru affarijiet straordinarji lill-​istilel.

Ix-​xjenzati jemmnu li meta stilel bejn wieħed u ieħor id-​daqs tax-​xemx tagħna jaħlu l-​fjúwil nukleari kollu tagħhom taʼ idroġenu u ħeljum, il-​gravità tgħaffiġhom sa ma jsiru ġamar jaħraq bejn wieħed u ieħor daqs id-​dinja, imsejħin nani bojod (white dwarfs). Nanu abjad jistaʼ jkollu massa daqs kemm għandha x-​xemx, imma din tkun marsusa ġo spazju miljun darba iżgħar.

Tistaʼ timmaġina l-​materja ordinarja bħala li hija fil-​biċċa l-​kbira spazju vojt, bi kważi l-​massa kollha taʼ kull atomu ġo nukleu ċkejken imdawwar minn sħaba ferm akbar taʼ elettroni. Imma ġewwa nanu abjad, il-​gravità tgħaffeġ lis-​sħaba taʼ elettroni u ġġibha daqs frazzjoni żgħira tal-​volum li kellha qabel, u b’hekk iġġiegħel lill-​istilla tinxtorob sa ma ssir daqs pjaneta. Fil-​każ taʼ stilel bejn wieħed u ieħor daqs ix-​xemx tagħna, f’dan il-​punt ikun hemm effett taʼ bilanċ bejn il-​gravità u l-​forzi li jippossiedu l-​elettroni, u dan ma jħallix lill-​istilla tiġi kkompressata iktar.

Imma xi ngħidu għal stilel li huma itqal mix-​xemx, u għandhom iktar gravità? Fil-​każ taʼ stilel li huma massivi iktar minn 1.4 darbiet daqs ix-​xemx, il-​forza tal-​gravità tant hija kbira li s-​sħaba taʼ elettroni titgħaffeġ sakemm ma tibqax teżisti. Il-​protoni u l-​elettroni mbagħad jingħaqdu u jsiru newtronji. In-​newtronji jifilħu jirreżistu li jitgħaffġu iktar, dment li l-​gravità ma tkunx qawwija żżejjed. Minflok nanu abjad id-​daqs taʼ pjaneta, ir-​riżultat ikun stilla newtronja daqs asterojdi żgħira. L-​istilel newtronji huma magħmulin mill-​iktar materjal dens li nafu bih fl-​univers.

X’jiġri, iżda, jekk il-​gravità tiżdied iktar? Ix-​xjenzati jemmnu li, fil-​każ taʼ stilel li għandhom massa xi tliet darbiet daqs dik tax-​xemx, il-​gravità tkun qawwija wisq għan-​newtronji biex jifilħu għaliha. Ebda forma taʼ materja li jafu biha l-​fiżiki ma tiflaħ tirreżisti l-​forza kumulattiva taʼ din il-​gravità kollha. Jidher li l-​ballun taʼ newtronji, li jkun id-​daqs t’asterojdi, kien jitgħaffeġ mhux sempliċement sa ma jsir ballun iżgħar, imma sa ma jiġi fix-​xejn, sa ma jasal f’punt imsejjaħ singularità, jew xi entità teoretika li s’issa għadha ma ġietx spjegata. L-​istilla mid-​dehra kienet tisparixxi, u warajha tħalli biss il-​gravità tagħha u toqba sewda fil-​post fejn kienet. It-​toqba sewda tifforma dell gravitazzjonali fil-​post fejn qabel kien hemm l-​istilla. Dan ikun reġjun li fih il-​gravità tant kienet qawwija li xejn​—lanqas id-​dawl—​ma setaʼ jiskappa.

[Stampi fʼpaġna 16]

Fil-​kostellazzjoni Cygnus, fost oħrajn, hemm in-​North American Nebula (1) u l-​Veil Nebula (2). Cygnus X-​1 (3) tinsab ftit ’l isfel fl-​għonq taċ-​ċinju

Cygnus (iċ-Ċinju)

[Sors]

Tony and Daphne Hallas/Astro Photo

Tony and Daphne Hallas/Astro Photo

[Stampi fʼpaġna 17]

Cygnus X-​1 fit-​Teorija

It-​toqob suwed jiġu skoperti minħabba l-​effetti tagħhom fuq oġġetti oħrajn. Din l-​istampa turi gassijiet minn stilla qed jinbelgħu minn toqba sewda

Idea artistika taʼ toqba sewda (ġor-rettanglu aħmar), u kif tidher meta mkabbra (taħt)

[Sors tal-Istampa fʼpaġna 14]

Einstein: Ritratt taʼ l-​U.S. National Archives