CZYM SĄ CZARNE DZIURY?

Czym tak naprawdę jest czarna dziura? Czarna dziura jest to obszar czasoprzestrzeni, którego z powodu działania grawitacji nic, nawet światło nie jest w stanie opuścić. Zgodnie z obowiązującą ogólną teorią względności, do powstania czarnej dziury niezbędne jest zgromadzenie odpowiednio dużej ilości masy w odpowiednio małej objętości. Czarna dziura jest otoczona przez zdefiniowaną matematycznie powierzchnię określaną nazwą horyzont zdarzeń.

Czym jest horyzont zdarzeń?

Horyzont zdarzeń wyznacza granice spoza których nie ma możliwości powrotu. Przymiotnik „czarna” związany jest z faktem, że czarne dziury całkowicie pochłaniają światło które trafia w horyzont. Niczego nie odbijają, jak ciało doskonale czarne występujące w termodynamice. Zgodnie z przewidywaniami mechaniki kwantowej czarne dziury są zdolne do emitowania promieniowania takiego, jakie emitują ciała doskonale czarne niezerowej temperaturze. Temperatura ta jest wartością wprost proporcjonalną do masy czarnej dziury. Przez to bardzo trudno jest zaobserwować to promieniowanie w przypadku czarnych dziur, których masa równa jest masie gwiazdowej lub większej.

Pojęcia i lokalizacja czarnych dziur

Czarna dziura to obiekt kosmiczny, podobnie jak planety, galaktyki czy gwiazdy. Jest to punkt o nieskończonej gęstości. Czarna dziura to inaczej miejsce, gdzie w wyniku działania ogromnej masy, czasoprzestrzeń ulega zapadaniu się do środka dziury. Z tego też powodu właściwości przestrzeni otaczającej czarną dziurę wymykają się zupełnie ludzkiej intuicji, która sprawnie pozwala nam funkcjonować na Ziemi. Czarna dziura jest na przykład w stanie pochłonąć strumień światła i sprawić, że będzie poruszał się wokół niej po torze w kształcie okręgu. W chwili, gdy dojdzie do przekroczenia przez światło horyzontu zdarzeń, zostanie ono bezpowrotnie uwięzione, ponieważ horyzont zdarzeń jest punktem z którego nie istnieje droga powrotu.

Czarne dziury są obiektami, które położone są w centrum każdej galaktyki. W przypadku galaktyk, które udało się w tym momencie zbadać astronomom, w każdej natrafili na ślady czarnych dziur. Aby lepiej poznać ich naturę, trzeba bacznie obserwować gwiazdy usytuowane w centrach galaktyk. Uczeni bacznie obserwują ruchy gwiazd. Jeśli na wykonanych zdjęciach można stwierdzić nagłe przyspieszenie ich ruchu, świadczy to o tym, że w ich pobliżu znajduje się czarna dziura. Zbliżając się do centrum galaktyki obserwuje się rosnącą ilość płonących gazów, a także planet, które są zasysane przez czarne dziury. Czarne dziury odpowiadają więc za sterowanie ruchem galaktyk. Na całe szczęście dla mieszkańców Ziemi, Układ Słoneczny do którego należy nasza planeta leży na obrzeżach Drogi Mlecznej.

Czarne dziury typu gwiazdowego tworzą się po wybuchu olbrzymich gwiazd, których masa przewyższa kilkadziesiąt razy masę Słońca. Z kolei mniejsze gwiazdy po wybuchu są widoczne jako supernowe, a zmieniają się w gwiazdy neutronowe inaczej nazywane pulsarami.

Supermasywne czarne dziury

Czarne dziury o masie gwiazdowej tworzą się w wyniku zapadania grawitacyjnego masywnych gwiazd. Zapadanie to ma miejsce pod koniec życia gwiazdy. Uformowana czarna dziura jest w stanie stale kontynuować proces swojego powiększania, dzięki możliwości absorpcji masy znajdującej się w jej otoczeniu. W wyniku zachodzącego pochłaniania materii oraz możliwych zderzeń z innymi czarnymi dziurami, czarna dziura może się przekształcić w tzw. supermasywną czarną dziurę, której masa sięga milionów mas Słońca.

Naukowcy podejrzewają, że czarne dziury tego rodzaju znajdują się w centrach większości znanych galaktyk. Istnieją także dość przekonując dowody na istnienie czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Czarne dziury są obiektami kosmicznymi przypominającymi obiekt, z którego wywodzi się Wszechświat. Masa czarnej dziury znajdującej się w centrum naszej galaktyki jest równa 2,6 miliona mas gwiazdy będącej w centrum Układu Słonecznego, czyli Słońca. „Nasza” czarna dziura powstała w wyniku ciągłego wchłaniania gwiazd oraz innych czarnych dziur, których w centrach galaktyk są olbrzymie ilości. Zjawisko świecenia czarnej dziury jest spowodowane światłem spadającej w jej głąb materii.

Największe czarne dziury

Ogromne czarne dziury, osiągające masę miliardów mas Słońca, występują w galaktykach zwanych kwazarami, które cechują się zwiększoną intensywnością emitowanego promieniowania. Dotychczas największą czarną dziurę znaleziono w 2012 roku wewnątrz niewielkiej galaktyki NGC 1277, znajdującej się w gwiazdozbiorze Perseusza w odległości 250 milionów lat świetlnych od naszej planety. Masę czarnej dziury szacuje się na 17 miliardów mas Słońca.

Inne imponujące obiekty to czarna dziura o masie 6,3 miliarda mas Słońca, znajdująca się w eliptycznej galaktyce Messier 87. W sąsiadujących z nią galaktykach NGC 3842 i NGC 4889 prawdopodobnie występują jeszcze większe czarne dziury – odpowiednio 9,7 miliarda mas Słońca i ok. 10 miliardów mas Słońca.

Czarna dziura w Galaktyce M87, osiągająca masę 6,6 miliarda mas Słońca. Galaktyka M87 znajduje się w odległości 50 milionów lat świetlnych od Ziemi.

W roku 2000 wewnątrz galaktyki M82 zlokalizowano pierwszą czarną dziurę o imponującej masie, mającą masę o 500 razy większą niż Słońce.

Hawking i Mersini poddają w wątpliwość istnienie czarnych dziur

W roku 2014 legendarny Stephen Hawking oraz profesor fizyki Laura Mersini-Houghton z Uniwersytetu Karoliny Północnej w USA wysnuli teorię, według której czarne dziury nie istnieją. O ich interpretacji można przeczytać więcej tutaj:
http://tylkoastronomia.pl/wiadomosc/czarne-dziury-nie-istnieja-twierdzi-stephen-hawking.

Źródło: YT, OdkrywcyPlanet.pl