From asteroids capable of destroying entire species, to gamma-ray bursts and supernovae that could exterminate life on Earth, outer space has no shortage of forces that could wreak havoc on our tiny planet. But there’s something in space that seems more terrifying than any of these – something that wipes out everything it comes near. Could the Earth be swallowed by a black hole?
Från asteroider kapabla att förstöra hela arter, till gammablixtar och supernovor som kan utrota livet på jorden. Yttre rymden har ingen brist på krafter som kan orsaka kaos på vår lilla planet. Men det finns något i rymden som verkar mer skrämmande än några av dessa - något som förintar allt den kommer nära. Kan jorden slukas av ett svart hål?
A black hole is an object so dense that space and time around it are inescapably modified, warped into an infinite sink. Nothing, not even light, can move fast enough to escape a black hole’s gravitational pull once it passes a certain boundary, known as the event horizon. Thus, a black hole is like a cosmic vacuum cleaner with infinite capacity, gobbling up everything in its path, and letting nothing out.
Ett svart hål är ett objekt så kompakt att varken tid eller rum kan undvika att förändras, förvridas i en enorm bottenlös virvel. Inget, inte ens ljus kan röra sig snabbt nog för att undgå ett svart håls gravitationkraft när det väl har passerat en viss gräns, känd som händelsehorisonten. Ett svart hål är som en kosmisk dammsugare med oändlig kapacitet som slukar allt i sin väg där inget kan återvända.
To determine whether a black hole could swallow the Earth, we first have to figure out where they are. But since they don’t emit light, how’s that possible? Fortunately, we’re able to observe their effect on the space around them. When matter approaches a black hole, the immense gravitational field accelerates it to high speed. This emits an enormous amount of light. And for objects too far away to be sucked in, the massive gravitational force still affects their orbits. If we observe several stars orbiting around an apparently empty point, a black hole could be leading the dance. Similarly, light that passes close enough to an event horizon will be deflected in a phenomenon known as gravitational lensing.
För att avgöra huruvida ett svart hål kan sluka jorden måste vi först lista ut var de finns. Eftersom de inte avger ljus, hur är det då möjligt? Som tur är, kan vi observera deras effekt på rymden runt omkring dem. När materia närmar sig ett svart hål accelererar det enorma gravitationsfältet till en hög hastighet. Detta avger enorma mängder ljus. För objekt för långt bort för att sugas in kan den enorma gravitationskraften ändå påverka deras omloppsbanor. Observerar vi flera stjärnor som roterar runt en till synes tom punkt, kan ett svart hål vara orsaken. På samma sätt kan ljus, som passerar tillräckligt nära en händelsehorisont, dela och böja sig i ett fenomen som kallas gravitationslinseffekt.
Most of the black holes that we’ve found can be thought of as two main types. The smaller ones, called stellar mass black holes, have a mass up to 100 times larger than that of our sun. They’re formed when a massive star consumes all its nuclear fuel and its core collapses. We’ve observed several of these objects as close as 3000 light-years away, and there could be up to 100 million small black holes just in the Milky Way galaxy. So should we be worried? Probably not. Despite their large mass, stellar black holes only have a radius of around 300 kilometers or less, making the chances of a direct hit with us miniscule. Although because their gravitational fields can affect a planet from a large distance, they could be dangerous even without a direct collision. If a typical stellar-mass black hole were to pass in the region of Neptune, the orbit of the Earth would be considerably modified, with dire results.
De flesta svarta hål vi har hittat kan ses som två huvudsakliga typer. De mindre kallas för stellära svarta hål med en massa upp till 100 gånger större än solens. De bildas när en massiv stjärna förbränt allt sitt kärnbränsle och dess kärna kollapsar. Vi har observerat flera av dessa objekt så nära som 3 000 ljusår bort, och det kan finnas upp till 100 miljoner små svarta hål just nu, i vår galax Vintergatan. Ska vi vara oroliga? Förmodligen inte. Trots deras stora massa har stellära svarta hål bara en radie på cirka 300 km eller mindre, vilket gör att chansen för en direkt träff med oss är minimal. Även om deras gravitationsfält kan påverka en planet på stort avstånd, kan de vara farliga utan en direkt kollision. Om ett typisk stellärt svart hål skulle passera i området nära Neptunus, skulle jordens omloppsbana bli kraftigt förändrad med ödesdigert resultat.
Still, the combination of how small they are and how vast the galaxy is means that stellar black holes don’t give us much to worry about. But we still have to meet the second type: supermassive black holes. These have masses millions or billions times greater than that of our sun and have event horizons that could span billions of kilometers. These giants have grown to immense proportions by swallowing matter and merging with other black holes. Unlike their stellar cousins, supermassive black holes aren’t wandering through space. Instead, they lie at the center of galaxies, including our own. Our solar system is in a stable orbit around a supermassive black hole that resides at the center of the Milky Way, at a safe distance of 25,000 light-years. But that could change. If our galaxy collides with another, the Earth could be thrown towards the galactic center, close enough to the supermassive black hole to be eventually swallowed up. In fact, a collision with the Andromeda Galaxy is predicted to happen 4 billion years from now, which may not be great news for our home planet.
Kombinationen av hur små de är och hur vidsträckt galaxen är, innebär att stellära svarta hål inte är så mycket att oroa sig över. Men vi måste ändå möta den andra sorten; supermassiva svarta hål. Dessa har en massa som är miljoner eller miljarder gånger större än vår sol och har händelsehorisonter som kan sträcka sig miljarder kilometer. Dessa giganter har växt till ofantliga proportioner genom att sluka materia och förenas med andra svarta hål. Till skillnad från sina stellära kusiner, så vandrar inte supermassiva svarta hål genom rymden. Istället ligger de i mitten av galaxer, inklusive vår egen. Vårt solsystem går i en stabil bana runt ett supermassivt svart hål som ligger i Vintergatans centrum, på ett säkert avstånd på cirka 25 000 ljusår bort. Men det kan ändra sig. Om vår galax kolliderar med en annan kan jorden kastas in mot galaxens centrum, tillräckligt nära det supermassiva svarta hålet för att slutligen slukas. Faktum är att en kollision med Andromedagalaxen har förutspåtts ske om 4 miljarder år, vilket kanske inte är så goda nyheter för vår hemmaplanet.
But before we judge them too harshly, black holes aren’t simply agents of destruction. They played a crucial role in the formation of galaxies, the building blocks of our universe. Far from being shadowy characters in the cosmic play, black holes have fundamentally contributed in making the universe a bright and astonishing place.
Men innan vi dömer dem för hårt, svarta hål är inte bara destruktiva. De spelade en avgörande roll i formationen av galaxer, byggstenarna i vårt universum. Långt ifrån att vara skugglika figurer i kosmos har svarta hål, i grund och botten, bidragit till att göra universum till en ljus och exceptionell plats.