Halloween är en tid att hemsökas av spöken, troll och ghouls, men ingenting i universum är skrämmande än ett svart hål.

Svarta hål – områden i rymden där gravitationen är så stark att ingenting kan undkomma – är ett hett ämne i nyheterna nu för tiden. Hälften av Nobelpriset i fysik 2020 tilldelades Roger Penrose för hans matematiska arbete som visar att svarta hål är en oundviklig konsekvens av Einsteins gravitationsteori. Andrea Ghez och Reinhard Genzel delade den andra halvan för att de visade att ett massivt svart hål sitter i mitten av vår galax.

Svarta hål är skrämmande av tre anledningar. Om du ramlade i ett svart hål som blev över när en stjärna dog, du skulle strimlas. Också, de massiva svarta hålen som ses i mitten av alla galaxer har en omättlig aptit. Och svarta hål är platser där fysikens lagar utplånas.

Jag har studerat svarta hål i över 30 år. Särskilt, Jag har fokuserat på de supermassiva svarta hålen som lurar i mitten av galaxer. För det mesta är de inaktiva, men när de är aktiva och äter stjärnor och gas, regionen nära det svarta hålet kan överglänsa hela galaxen som är värd för dem. Galaxer där de svarta hålen är aktiva kallas kvasarer. Med allt vi har lärt oss om svarta hål under de senaste decennierna, det finns fortfarande många mysterier att lösa.

Död av svart hål

Svarta hål förväntas bildas när en massiv stjärna dör. Efter att stjärnans kärnbränsle är slut, dess kärna kollapsar till det tätaste tillståndet av materia man kan tänka sig, hundra gånger tätare än en atomkärna. Det är så tätt att protoner, neutroner och elektroner är inte längre diskreta partiklar. Eftersom svarta hål är mörka, de hittas när de kretsar runt en normal stjärna. Egenskaperna hos den normala stjärnan tillåter astronomer att sluta sig till egenskaperna hos dess mörka följeslagare, ett svart hål.

Det första svarta hålet som bekräftades var Cygnus X-1, den ljusaste röntgenkällan i konstellationen Cygnus. Sedan dess, cirka 50 svarta hål har upptäckts i system där en normal stjärna kretsar runt ett svart hål. De är de närmaste exemplen på cirka 10 miljoner som förväntas vara utspridda genom Vintergatan.

Svarta hål är materias gravar; ingenting kan undgå dem, inte ens ljus. Ödet för någon som faller i ett svart hål skulle vara en smärtsam "spaghettifiering, " en idé populariserad av Stephen Hawking i sin bok "A Brief History of Time." I spaghettifiering, det svarta hålets intensiva gravitation skulle dra isär dig, separera dina ben, muskler, senor och till och med molekyler. Som poeten Dante beskrev orden över helvetets portar i sin dikt Divine Comedy:Abandon hope, alla ni som går in här.

Ett hungrig odjur i varje galax

Under de senaste 30 åren, observationer med rymdteleskopet Hubble har visat att alla galaxer har svarta hål i centrum. Större galaxer har större svarta hål.

Naturen vet hur man gör svarta hål över en svindlande mängd massor, från stjärnlik några gånger solens massa till monster tiotals miljarder gånger mer massiva. Det är som skillnaden mellan ett äpple och den stora pyramiden i Giza.

Bara förra året, astronomer publicerade den första bilden någonsin av ett svart hål och dess händelsehorisont, ett odjur med 7 miljarder solmassa i mitten av den elliptiska galaxen M87.

Det är över tusen gånger större än det svarta hålet i vår galax, vars upptäckare knep årets Nobelpris. Dessa svarta hål är mörka för det mesta, men när deras gravitation drar in närliggande stjärnor och gas, de blossar upp till intensiv aktivitet och pumpar ut en enorm mängd strålning. Massiva svarta hål är farliga på två sätt. Om du kommer för nära, den enorma gravitationen kommer att suga in dig. Och om de är i sin aktiva kvasarfas, du kommer att sprängas av högenergistrålning.

Hur ljus är en kvasar? Föreställ dig att sväva över en stor stad som Los Angeles på natten. De cirka 100 miljoner lamporna från bilar, hus och gator i staden motsvarar stjärnorna i en galax. I denna analogi, det svarta hålet i sitt aktiva tillstånd är som en ljuskälla 1 tum i diameter i centrala LA som överglänser staden med en faktor på hundratals eller tusentals. Kvasarer är de ljusaste föremålen i universum.

Supermassiva svarta hål är konstiga

Det största svarta hålet som hittills upptäckts väger 40 miljarder gånger solens massa, eller 20 gånger storleken på solsystemet. Medan de yttre planeterna i vårt solsystem kretsar en gång på 250 år, detta mycket mer massiva föremål snurrar en gång var tredje månad. Dess yttre kant rör sig med halva ljusets hastighet. Som alla svarta hål, de enorma är avskärmade av en händelsehorisont. I deras centrum finns en singularitet, en punkt i rymden där tätheten är oändlig. Vi kan inte förstå det inre av ett svart hål eftersom fysikens lagar bryts ner. Tiden fryser vid händelsehorisonten och gravitationen blir oändlig vid singulariteten.

De goda nyheterna om massiva svarta hål är att du kan överleva att falla in i ett. Även om deras gravitation är starkare, Sträckkraften är svagare än den skulle vara med ett litet svart hål och det skulle inte döda dig. Den dåliga nyheten är att händelsehorisonten markerar kanten på avgrunden. Inget kan fly från händelsehorisonten, så du kunde inte fly eller rapportera om din upplevelse.

Enligt Stephen Hawking, svarta hål avdunstar sakta. I universums avlägsna framtid, långt efter att alla stjärnor har dött och galaxer har rynts bort från synen av den accelererande kosmiska expansionen, svarta hål kommer att vara de sista överlevande föremålen.

De mest massiva svarta hålen kommer att ta ett ofattbart antal år att avdunsta, uppskattas till 10 till 100:e potensen, eller 10 med 100 nollor efter. De läskigaste föremålen i universum är nästan eviga.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.