Albert Einstein ennustas esimest korda mustade aukude olemasolu 1916. aastal seonduvalt oma üldise relatiivsusteooriaga. Termini "must auk" lõi palju aastaid hiljem 1967. aastal Ameerika astronoom John Wheeler. Pärast aastakümneid kestnud arutelusid ja mustade aukude uuringuid, mida tunti ainult teoreetiliste objektidena, märgati alles 1971. aastal esimest reaalset füüsilist musta auku, mis avastati.

Seejärel peale pikka ajavahemikku avaldas 2019. aastal Event Horizon Telescope (EHT) koostöö esimese pildi salvestatud mustast august. EHT nägi musta auku Galaktika M87 keskel, kui teleskoop uuris sündmuste horisonti. Pilt kaardistab footonite (valgusosakeste) äkilise kadumise, mis avab täiesti uue mustade aukude uurimisvaldkonna nüüd, kui astronoomid teavad, milline must auk välja näeb.

Seni on astronoomid tuvastanud kolme tüüpi musti auke: tähetaolised mustad augud, ülimalt massiivsed mustad augud ja vahepealsed mustad augud.

Stellar (tähetaolised) mustad augud – väikesed, kuid surmavad
Kui tähes põleb läbi viimane kütus, võib objekt kokku kukkuda või piltlikult, sattuda iseendasse. Väiksemate tähtede puhul (need, mis on kuni umbes kolm korda suuremad meie Päikese massist) muutub uus tuum neutrontäheks või valgeks kääbuseks. Aga kui suurem täht variseb kokku, jätkab see tihendamist ja loob tähetaolise musta augu.

Üksikute tähtede kokkuvarisemisest moodustunud mustad augud on suhteliselt väikesed, kuid uskumatult tihedad. Üks neist objektidest tõmbab endasse rohkem kui kolm korda suuremat meie Päikese massi hulka. See toob kaasa hullumeelse gravitatsioonijõu mõju ümbritsevatele objektidele. Stellar mustad augud tarbivad seejärel ümbritsevatest galaktikatest tolmu ja gaasi, mis hoiab neid kasvamas.

  /Harvard-Smithsoniani Astrofüüsika Keskuse andmetel sisaldab "Linnutee paarsada miljonit" tähetaolisi (stellar) musti auke)/.

Ülimassiivsed mustad augud – hiiglaste sünd
Väikesed mustad augud asustavad Universumi, kuid domineerivad Universumis aga ülimalt massiivsed mustad augud. Need tohutud mustad augud on miljoneid või isegi miljardeid kordi nii massiivsed kui meie Päike, kuid on umbes sama suured kui Päike. Arvatakse, et sellised mustad augud asuvad peaaegu iga galaktika keskel, sealhulgas ka Linnutee keskel. (Teadlased ei tea kindlalt, kuidas sellised suured mustad augud tekivad. Kui need hiiglased on moodustunud, kasvatavad nad oma massi ümbritsevast tolmust ja gaasist, mis on galaktikate keskel rikkalik materjal võimaldades neil kasvada veelgi tohutumateks suurusteks).
Ülimalt massiivsed mustad augud võivad olla sadade või tuhandete väikeste mustade aukude ühinemise tulemus. Vastutavad selle protsessi eest võivad olla ka suured gaasipilved, mis kukuvad kokku ja moodustavad kiiresti massi. Kolmas võimalus on täheklastri kokkuvarisemine, (tähtede rühm, milles kõik tähed langevad kokku). Neljandaks, ülimalt massiivsed mustad augud võivad tekkida suurtest tumeaine klastritest. See on aine, mida saab jälgida tumeaine klastrite gravitatsiooni mõju kaudu teistele objektidele; kuid pole teada, millest tumeaine koosneb, sest see ei kiirga valgust ja seda ei saa otseselt jälgida.

Vahepealsed mustad augud – keskele kinni jäänud

Teadlased arvasid kunagi, et mustad augud moodustusid väikestes ja suurtes suurustes, kuid hiljutised uuringud on näidanud võimalust, et keskmise suurusega või vahepealsed mustad augud (IMBH-d) võivad ka eksisteerida. Sellised kehad võivad tekkida, kui klastri olevad tähed põrkuvad kokku ahelreaktsioonis. Mitmed neist samas piirkonnas moodustunud IMBH-dest võivad seejärel lõpuks galaktika keskele kokku kukkuda ja moodustada ülimalt massiivse musta augu.

2014. aastal leidsid astronoomid spiraalse galaktika osana keskmise massiga musta augu. "Astronoomid on otsinud väga aktiivselt neid keskmise suurusega musti auke," ütles uuringu kaasautor Tim Roberts Ühendkuningriigi Durhami Ülikoolist avalduses. "On olnud vihjeid, et nad on olemas, kuid vahepealsed mustad augud (IMBH-d) on käitunud nagu kadunud sugulane, kes ei ole huvitatud leidmisest."

Uuemad uuringud alates 2018. aastast näitasid, et need IMBH-d võivad eksisteerida kääbusgalaktikate südames. Kümne sellise galaktika vaatlused (millest viis olid enne viimast uuringut teadusele varem tundmatud) näitasid röntgenkiirte aktiivsust, mis on levinud mustades aukudes ja viitab 36 000 kuni 316 000 suuruse päikesemassiga mustade aukude olemasolule. (Teave pärineb Sloani digitaalse taeva uuringust, mis uurib umbes miljonit galaktikat ja suudab tuvastada valgust, mis pärineb lähedal asuvatest mustadest aukudest-

Kuidas mustad augud välja näevad?

Mustad augud on kummalised piirkonnad, kus gravitatsioon on piisavalt tugev, et painutada valgust, lõhkuda ruumi ja moonutada aega. Vaadake, kuidas mustad augud selles SPACE.com infograafikas töötavad. (Pildi krediit: Karl Tate, SPACE.com kaasautor)

Mustadel aukudel on kolm "kihti": välimine ja sisemine sündmuste horisont ning singulaarsus. Musta augu sündmuste horisont on piir musta augu ümber, millest valgus välja ei pääse. Kui osake ületab sündmuste horisondi, ei saa see enam mustast august lahkuda. Gravitatsioon on pidev kogu sündmuste horisondil.

Musta augu sisemist piirkonda, kus asub objekti mass, tuntakse selle singulaarsusena- üks keskus aeg-ruumis, kuhu musta augu mass on koondunud.

Teadlased ei näe musti auke nii, nagu nad näevad tähti ja muid objekte kosmoses. Selle asemel peavad astronoomid toetuma mustade aukude kiirguse avastamisele, kui tolm ja gaas tõmmatakse neisse. (Kuid ülimalt massiivsed mustad augud, mis asuvad galaktika keskel, võivad olla kaetud tolmu ja gaasiga nende ümber, mis võib blokeerida märguande emissiooni).
Mõnikord, kui objekt tõmmatakse musta augu poole, kaldub ta sündmuse horisondist välja ja ta nagu lükatakse väljapoole. Luuakse eredad materjalide oad, mis liiguvad peaaegu relativistlikel kiirustel. Kuigi must auk jääb nähtamatuks, saab neid materjali jugasid vaadata suurtest kaugustest.

  /Event Horizon Telescope'i pilt mustast august M87-s (ilmus 2019. aastal) oli erakordne jõupingutus, mis nõudis kaks aastat uurimistööd isegi pärast piltide tegemist. Seda seetõttu, et teleskoopide koostöö, mis ulatub üle paljude vaatluskeskuste kogu maailmas, tekitab hämmastava hulga andmeid, mis on interneti kaudu edastamiseks liiga mahukad/.

 Aja jooksul loodavad teadlased täpsemalt uurida teisi musti auke. Järgmine sihtmärk on tõenäoliselt Sagittarius A*, mis on must auk meie oma Linnutee galaktika keskel. Sagittarius A* on intrigeeriv, sest see on oodatust vaiksem, mis võib olla tingitud magnetväljadest, mis lämmatavad selle aktiivsust, teatas 2019. aasta uuring. Teine uuring sel aastal näitas, et Sagittarius A*- d ümbritseb gaasi halo, mis annab enneolematu ülevaate sellest, milline näeb välja musta augu ümbritsev keskkond. https://www.space.com/15421-black-holes-facts-formation-discovery-sdcmp.html  Veidrad faktid mustade aukude kohta:

• Kui langeda musta auku, on teooria juba ammu vihjanud, et gravitatsioon venitaks neid olendeid nagu spagette, kuigi surm tuleks enne singulaarsusesse jõudmist. Kuid ajakirjas Nature avaldatud 2012. aasta uuring näitas, et kvantefektid põhjustaksid sündmuse horisondi käitumist nagu tulesein, mis põletaks ned objektid koheselt surnuks.
• Esimene objekt, mida peetakse mustaks auguks, on Cygnus X-1. Cygnus X-1 oli Stephen Hawkingi ja kaasfüüsiku Kip Thorne'ivahel 1974. aasta sõbraliku kihlveo teema , kusjuures Hawking vedas kihla, et allikas ei olnud must auk. 1990. aastal tunnistas Hawking kaotust.
• Miniatuursed mustad augud võisid tekkida kohe pärast Suurt Pauku. Kiiresti laienev ruum võis mõned piirkonnad väikesteks, tihedateks mustadeks aukudeks suruda.
• Kui täht läheb mustale augule liiga lähedale, võib tähe must auk tükkideks rebida.
• Astronoomide hinnangul on Linnuteel 10 miljonit kuni 1 miljard tähetaolist musta auku, mille massid on umbes kolm korda suuremad kui Päikesel.
• Mustad augud jäävad ulmeraamatute ja filmide jaoks suurepäraseks teemaks. Vaadake filmi "Tähtedevaheline", mis tugines suuresti Thorne'ile, et kaasata teadust. Thorne'i töö filmi eriefektide meeskonnaga viis teadlaste parema arusaamiseni sellest, kuidas kauged tähed võivad ilmuda, kui neid nähakse kiiresti pöörleva musta augu lähedal.