Talaga Bang Natuklasan Na ng mga Siyentipiko ang mga Black Hole?

WARING isang kathang-isip ng siyensiya​—mga black hole, dating maningning na mga bituin na naging di-nakikita, dinurog ng sarili nitong puwersa ng grabidad, na wala kahit ano, maging ang liwanag, na maaaring makaalpas mula rito. Maraming astronomo ang naniniwala na ang gayong mga black hole ay pangkaraniwan lamang sa uniberso. Gusto mo bang malaman ang higit pa hinggil sa mga ito? Nagsisimula ang kuwento sa napakagandang hilagang konstelasyong tinatawag na Cygnus, nangangahulugang “ang Sisne.”

Cygnus X-1–​Isang Black Hole?

Simula pa noong mga taon ng 1960, ang mga astronomo ay interesado na sa isang bahagi ng konstelasyon ng Cygnus. Ang umiikot sa orbita na mga obserbatoryo na inilunsad sa atmospera ng Lupa ay nakatuklas ng isang malakas na pinagmumulan ng mga X ray na nanggagaling sa lugar na ito, na tinaguriang Cygnus X-1.

Matagal nang batid ng mga siyentipiko na habang mas mainit ang isang bagay, higit na enerhiya ang inilalabas nito sa mas maikli at mas mapuwersang mga electromagnetic wavelength. Kung magpapainit ka ng isang piraso ng bakal sa isang nagbabagang hurno, sa simula ito’y mamumula at pagkatapos ay maninilaw at mamumuti habang lalong umiinit ang bakal. Sa gayong paraan, ang mga bituin ay tulad ng mga baras ng bakal. Ang medyo malamig na mga bituin, mga 3,000 K, ay mamula-mula ang kulay, samantalang ang dilaw na bituin, gaya ng Araw, ay may pang-ibabaw na temperatura na halos 6,000 K.a Gayunman, kailangan mong painitin ang mga gas ng bituin nang mga milyong kelvin para makuha ang radyasyon ng X-ray mula sa Cygnus X-1. Walang bituin ang may pang-ibabaw na temperatura na katulad nito.

Sa kinaroroonan ng Cygnus X-1, natuklasan ng mga astronomo ang isang bituin na may pang-ibabaw na temperatura na tinatayang 30,000 K​—napakainit nga, subalit hindi gayon kainit para maglabas ng mga X ray. Ang bituing ito, na ikinatalogo bilang ang HDE 226868, ay tinatayang mga 30 ulit ang bigat kaysa sa Araw at 6,000 light-year ang layo mula sa Lupa. May kasama ang dambuhalang ito, at ang dalawa ay umiikot sa isa’t isa, sa isang orbital waltz tuwing 5.6 araw. Tinatantiya ng mga siyentipiko na ang kasama nito ay kaunting milyong milya lamang ang layo mula sa HDE 226868. Ayon sa ilang pinagkukunan ng impormasyon, ang kasamang ito ay mga sampung ulit ang laki at bigat kaysa sa Araw. Subalit may isang kamangha-mangha sa kasamang ito​—ito’y di-nakikita. Walang pangkaraniwang bituin na gayong kalaki ang dapat na di-nakikita sa gayong layo mula sa Lupa. Ang gayong kalaki at kabigat na bagay na waring nagbibigay ng mga X ray subalit di-nakikita ay posible na isang black hole, sabi ng mga siyentipiko.

Paglalakbay sa Isang Black Hole

Gunigunihin na makapaglalakbay ka sa Cygnus X-1. Ipagpalagay na isa nga itong black hole, ang makikita mo ay maaaring katulad ng ilustrasyon sa pahina 17. Ang malaking bituin ay ang HDE 226868. Samantalang ang bituing ito ay may milyong kilometro ang diyametro, ang black hole ay maaaring mga 60 kilometro ang diyametro. Ang maliit na itim na tuldok sa gitna ng alimpuyo ng nagbabagang gas ay ang event horizon o hangganan mula sa loob ng black hole at sa labas na uniberso. Subalit, ito’y hindi isang bagay na buo, kundi parang anino. Ito ang hangganan ng bahagi kung saan ang grabidad sa paligid ng black hole ay napakalakas anupat kahit ang liwanag ay hindi maaaring makaalpas. Iniisip ng maraming siyentipiko na sa loob ng guhit-tagpuan (horizon), sa gitna ng black hole, ay naroroon ang isang tagpuan ng zero volume at walang-hanggang density, nalalaman bilang ang singularity, kung saan ang lahat ng materya sa black hole ay naglalaho.

Unti-unting inuubos ng black hole ang mga panlabas na gas ng kasama nitong bituin. Ang gas mula sa bituin ay nagiging isang nagbabagang disk habang ang gas ay pabilis nang pabilis na umaalimpuyo at pinaiinit ng pagkikiskisan sa paligid ng black hole. Ang disk na ito na may napakatinding init ng gas ay lumilikha ng mga X ray sa labas lamang ng black hole, habang ang gas ay kamangha-manghang pinabibilis ng matinding grabidad. Mangyari pa, sa sandaling mapunta ang gas sa black hole, wala nang mga X ray​—o anupaman​—ang makaaalpas.

Ang Cygnus X-1 ay isang kagila-gilalas na tanawin, subalit huwag kang masyadong lalapit! Hindi lamang ang mga X ray nito ang nakamamatay kundi pati rin ang grabidad nito. Sa Lupa, ang kaunting pagkakaiba sa puwersa ng grabidad ay umiiral sa pagitan ng iyong ulo at ng iyong mga paa habang ikaw ay nakatayo. Ang pagkakaibang ito ay lumilikha ng kaunting paghatak na hindi nararamdaman. Subalit, sa Cygnus X-1, ang kaunting pagkakaibang iyon ay pinarami ng 150 bilyong ulit, na lumilikha ng puwersa na aktuwal na babatak sa iyong katawan, anupat waring may di-nakikitang mga kamay na humahatak sa iyong mga paa at sa iyong ulo sa magkasalungat na direksiyon!

Ang Cygnus A–​Isa Ba Itong Ubod-Laking Black Hole?

May isa pang mahiwagang bahagi sa konstelasyon ng Cygnus. Kung titingnan, ang bahaging ito ay para lamang malabong tuldok na napakaliit sa isang malayong galaksi, subalit nagbubuga ito ng pinakamalalakas na radio wave sa himpapawid. Tinatawag ito na Cygnus A, at mula nang ito’y matuklasan mahigit nang 50 taon ang nakalipas, naging palaisipan na ito sa mga siyentipiko.

Di-kapani-paniwala ang sukat ng Cygnus A. Bagaman ang Cygnus X-1 ay nasa loob ng ating galaksi, mga ilang libong light-year ang layo, ang Cygnus A ay ipinagpalagay na mga daan-daang milyong light-year ang distansiya. Bagaman ang Cygnus X-1 at ang nakikitang kasama nito ay halos isang light-minute lamang ang pagitan, ang mga hanay ng mga gas na binubuo ng dalawang sagitsit ng radio wave sa Cygnus A ay daan-daang libong light-year ang pagitan.b May kung anong bagay, katulad ng isang uri ng cosmic ray gun, sa sentro ng Cygnus A ang maliwanag na nagpapaputok ng matinding mga sagitsit ng enerhiya sa kasalungat na mga direksiyon sa loob ng daan-daang libo o ng milyun-milyong taon pa nga. Ang detalyadong mga mapa ng radio sa sentro ng Cygnus A ay nagsisiwalat na kung ihahambing sa mga sagitsit ang ray gun ay napakaliit, mas maliit pa sa isang light-month. Kung ito’y gumiray-giray sa loob ng mga panahong iyon, ang mga sinag sana ay baluktot. Subalit ang mahiwagang mga sagitsit ay tuwid na tuwid, na para bang ang ray gun na nagpapaputok sa mga ito ay pinirmi ng isang dambuhalang gyroscope.

Ano kaya ang nangyayari rito? “Sa maraming ideya na iminungkahi noong maagang mga taon ng 1980 upang ipaliwanag ang sentrong pinagmumulan ng enerhiyang ito,” isinulat ni Propesor Kip S. Thorne, “isa lamang ang nangangailangan ng gayong kamangha-manghang gyroscope na may mahabang buhay, isang sukat na wala pang isang light-month, at ng kakayahan na magpalabas ng mapupuwersang sagitsit. Ang kakaibang ideyang iyan ay ang isang dambuhala at umiinog na black hole.”

Iba Pang Pinaghihinalaang Black Hole

Noong 1994 ang bagong kumpuni na Hubble Space Telescope ay nakakuha ng larawan sa “kalapit” na galaksing M87, na tinatayang 50 milyong light-year ang layo. Sa pamamagitan ng binagong mga lente nito, ang Hubble ay nakatuklas ng isang alimpuyo ng gas sa sentro ng M87 na umaalimpuyo sa paligid ng isa pang bagay sa pambihirang bilis na 2 milyong kilometro bawat oras. Ano ang nagpapangyari sa gas na ito na kumilos nang gayong kabilis? Ipinakikita ng mga kalkulasyon na ang bagay na nasa loob ng alimpuyo ay maaaring kasimbigat ng di-kukulangin sa dalawang bilyong Araw. Subalit ang bagay na iyon ay ipinagsiksikan sa isang “napakaliit” na espasyo na kasukat lamang ng ating solar system. Isang ubod-laking black hole ang tanging bagay na maiisip ng mga siyentipiko na posibleng katugma ng paglalarawang ito.

Ang posibleng mga black hole ay natuklasan na sa sentro ng kalapit na mga galaksi, kasama na ang ating “malapit” na kapitbahay, ang galaksing Andromeda, halos mga dalawang milyong light-year lamang ang layo. Subalit maaaring may napakalaking black hole na mas malapit sa atin kaysa sa Andromeda! Ipinahihiwatig ng kamakailang mga obserbasyon na isang dambuhalang black hole ang maaaring nasa sentro mismo ng ating galaksi, ang Milky Way. Isang bagay na nasa isang maliit na lugar, na may tinatayang bigat na katumbas ng 2.4 milyong Araw, ang nagpapangyari sa mga bituing malapit sa sentro ng ating galaksi na uminog sa palibot nito nang may pambiharang bilis. Ang pisikong si Thorne ay nagsabi: “Ang ebidensiya, na unti-unting tinipon noong mga taon ng 1980, ay nagpapahiwatig na ang gayong mga hole ay tumatahan hindi lamang sa gitna ng maraming quasar at mga galaksing radio, kundi sa gitna rin ng malalaki at normal (walang radio) na mga galaksi tulad ng Milky Way at Andromeda.”

Talaga bang natuklasan na ng mga siyentipiko ang mga black hole? Posible. Totoo, natuklasan nila ang ilang kamangha-manghang bagay sa konstelasyon ng Cygnus at sa iba pang dako na sa kasalukuyan ay madaling maipaliliwanag bilang mga black hole. Subalit ang mga bagong impormasyon ay maaaring magharap ng mga hamon sa kasalukuyang pinanghahawakang mga teoriya.

Mahigit na 3,500 taon na ang nakalipas, ang Diyos ay nagtanong kay Job: “Nalalaman mo ba ang mga alituntunin ng langit?” (Job 38:33) Sa kabila ng kahanga-hangang pag-unlad ng siyensiya, ang tanong na iyan ay napapanahon pa rin. Sa katunayan, kung kailan inaakala ng tao na nauunawaan na niya ang tungkol sa uniberso ay may mga bago at di-inaasahang obserbasyon naman na dumarating upang salungatin ang kaniyang buong-ingat na itinatag na mga teoriya. Samantala, maaari nating pagmasdan nang may pagkamangha ang mga konstelasyon at masiyahan sa kagandahan ng mga ito!

[Mga talababa]

[Kahon sa pahina 16, 17]

Paano Nabubuo ang Black Hole?

ANG makasiyensiyang pagkakaunawa sa ngayon ay na kumikislap ang mga bituin dahil sa walang-tigil na paglalabanan sa pagitan ng grabidad at mga puwersang nuklear. Kung walang grabidad para isiksik ang gas sa pinakaloob ng bituin, walang nuklear na paghahalo (nuclear fusion) ang maaaring mangyari. Sa kabilang banda, kung walang nuklear na paghahalo upang sumalungat sa hatak ng grabidad, maaaring mangyari ang kakaibang mga bagay sa mga bituin.

Naniniwala ang ilang siyentipiko na kapag ang mga bituing halos kasinlaki ng ating araw ay maglabas ng kanilang nuklear na panggatong na hidroheno at helium, isinisiksik ng grabidad ang mga ito para maging maiinit na baga na halos sinlaki ng lupa, na tinatawag na mga white dwarf. Ang isang white dwarf ay maaaring may bigat na halos katulad ng araw, subalit isiniksik ang bigat nito sa isang espasyo na pinaliit nang isang milyong ulit.

Maaari mong isipin ang isang ordinaryong materya na halos walang laman na espasyo, na halos lahat ng bigat ng bawat atomo na nasa isang maliit na nucleus ay pinalilibutan ng mas malaking ulap ng mga electron. Subalit sa loob ng isang white dwarf, naisisiksik ng grabidad ang ulap ng electron na maging pagkaliit-liit kaysa dating sukat nito, anupat pinaliliit ang bituin hanggang sa maging kasinlaki ng isang planeta. Para sa mga bituing kasinlaki ng ating araw, sa pagkakataong ito ang grabidad at ang mga puwersang taglay ng mga electron ay may parehong lakas, anupat nahahadlangan nito ang higit pang pagsiksik.

Subalit paano naman ang mga bituing mas mabigat kaysa sa araw, na mas malakas ang grabidad? Para sa mga bituing higit sa 1.4 ulit ang laki at bigat kaysa sa araw, ang puwersa ng grabidad ay napakalakas anupat ang ulap ng electron ay nasisiksik hanggang sa maglaho. Ang mga proton at electron ay saka nagsasama bilang mga neutron. Hinahadlangan ng mga neutron ang higit pang pagsiksik, kung ang grabidad ay di-gaanong malakas. Sa halip na isang white dwarf na kasinlaki ng isang planeta, ang resulta ay isang bituing neutron na kasinlaki ng isang maliit na asteroid. Ang bituing neutron ay binubuo ng pinakamabibigat na mga bagay na nalalaman sa uniberso.

Paano kung mas matindi ang grabidad? Naniniwala ang mga siyentipiko na sa mga bituing halos tatlong ulit ang bigat at laki kaysa sa araw, napakalakas ng grabidad para salungatin ng mga neutron. Walang anyo ng materya na nalalaman ng mga pisiko ang maaaring sumalungat sa pinagsama-samang puwersang ito ng grabidad. Waring ang sinliit ng asteroid na bola ng mga neutron ay maaaring siksikin hindi lamang tungo sa isang mas maliit na bola kundi hanggang sa maglaho, tungo sa isang bagay na tinatawag na singularity, o tungo sa ibang hindi pa maipaliwanag na teoriya ng mga bagay. Waring maglalaho ang bituin, na iniiwan lamang ang grabidad nito at isang black hole kung saan ito dating naroroon. Ang black hole ay bubuo ng isang anino ng grabidad kapalit ng dating bituin. Magiging lugar iyon ng napakalakas na grabidad anupat walang anuman​—kahit ang liwanag​—ang maaaring makaalpas.

[Mga larawan sa pahina 16]

Ilan lamang sa taglay ng konstelasyon ng Cygnus, ang “North American Nebula” (1) at ang “Veil Nebula” (2). Ang Cygnus X-1 (3) ay matatagpuan sa gawing ibaba ng leeg ng sisne

Cygnus (ang Sisne)

[Credit Line]

Tony and Daphne Hallas/Astro Photo

Tony and Daphne Hallas/Astro Photo

[Mga larawan sa pahina 17]

Cygnus X-1 sa Teoriya

Ang mga black hole ay natuklasan dahil sa mga epekto nito sa ibang bagay. Ipinakikita ng ilustrasyong ito ang mga gas mula sa isang bituin na hinahatak tungo sa isang black hole

Paglalarawan ng isang dalubsining sa isang black hole (sa loob ng pulang parihaba), at pinalaking larawan (sa ibaba)

[Picture Credit Line sa pahina 14]

Einstein: U.S. National Archives photo