[blok]Zapewne mamy w Gildii przynamniej paru fanów literatury science fiction (przynajmniej mam taką nadzieję). Im z pewnością termin „czarna dziura” nie jest obcy, zresztą przypuszczam, że ogół Gildian również przynajmniej słyszał o czymś takim. Interesuję się astrofizyką i fizyką kwantową (wiem, jestem dziwny), więc podejmę się próby wytłumaczenia Wam tego zagadnienia. Zastrzegam, że będzie to tylko próba. Nie jestem (nie da się ukryć) specjalistą w tej kwestii, a sprawa jest bardzo zagmatwana, zrozumienie jej wymaga bardzo wielkiego skupienia.

Powstanie „standardowej” czarnej dziury związane jest z życiem gwiazdy. Od początku- wyobraźcie sobie wielki zbiór cząsteczek, z których grubo ponad 95% stanowi wodór. Takie cuś można obserwować do dziś, a nazywa się po prostu „mgławica” (Oriona, Kocie Oko itp.). Jak wiecie z pierwszych lekcji fizyki na wszystkie ciała działa siła, nazywana grawitacją. Cząsteczki wodoru zbliżają się więc do siebie, bardzo powoli, ale jednak. Po jakimś czasie tworzy się większe zagęszczenie, więc siła grawitacji rośnie jeszcze bardziej. Ale w pewnym momencie pojawia się kolejna siła. Jest to ciśnienie. Cząsteczki wodoru uderzając o siebie nawzajem wytwarzają energię, głównie świetlną, która chce wydostać się na zewnątrz. Istnieje coś takiego, jak dualizm falowo-korpuskularny, który mówi w skrócie, że czasem fale (np. świetlne, cieplne, rentgenowskie) zachowują się jak cząsteczki (a czasem cząsteczki zachowują się jak fale). I właśnie dlatego wszystkie te fale naciskają na wierzchnie warstwy protogwiazdy, nie są jednak tak silne, by zatrzymać grawitacyjne kurczenie się. Kiedy nowa gwiazda osiągnie gęstość (i przy tym temperaturę) krytyczną w jej wnętrzu zaczynają zachodzić reakcje termojądrowe, w uproszczeniu wodór zamienia się w hel, wytwarzając przy tym energię. Wtedy gwałtownie wzrasta ciśnienie oddziaływujące na zewnętrzne warstwy gwiazdy i przestaje się ona zapadać. No i teraz mamy spokój na dłuuuugi czas (od 100 tys., do ponad 10 mln. lat, przy czym większe gwiazdy szybciej się spalają).

Gdy takiej gwieździe zaczyna brakować już wodoru reakcje stają się tak gwałtowne, że gwiazda zwiększa znacząco swoją powierzchnię (ciśnienie jest większe, niż poprzednio i grawitacja nie równoważy go w takim stopniu), ale tylko na stosunkowo krótki czas. Potem ciśnienie spada aż do zera, gdy wypali się cały wodór. Niczym nie skrępowana grawitacja zaczyna działać na wielką skalę. Ważna sprawa: gwiazda musi mieć masę równą lub większą od masy krytycznej- granicznej masy Chandrasekhara, tj. ok. 1.5 masy Słońca. Wtedy materia ściskana jest do prawie nieskończonej gęstości (niektórzy twierdzą, że do nieskończonej). Słyszałem gdzieś, ale jest to niepotwierdzona informacja, że czarna dziura o masie Ziemi miałaby wielkość pudełka zapałek. Wtedy grawitacja jest tak silna, że nic, nawet światło nie może uciec z wnętrza. Co się jednak dzieje z promieniami, które zostały wyemitowane na krótko przez utworzeniem się czarnej dziury? Niektóre wydostają się „normalnie”, niektóre zawracają na krótko po wyemitowaniu a jeszcze inne lecą po zakrzywionej trajektorii. Zakrzywienie drogi lotu światła można obserwować nawet na Ziemi- podczas zaćmienia słońca. Wtedy, gdy nasze Słońce gaśnie na chwilę a na niebie pojawiają się gwiazdy możemy zobaczyć, że znajdują się one zupełnie w innych punktach nieba, niż wskazują wyliczenia. Oczywiście żaden człowiek przy zdrowych zmysłach nie będzie przeglądał laptopa w poszukiwaniu prawidłowych miejsc gwiazd podczas tak pięknego zjawiska, jakim jest zaćmienie. Co jednak dzieje się z tymi promieniami, które zostały wyemitowane dokładnie w momencie utworzenia czarnej dziury? Wyobraźmy sobie drzwi, przez które nieprzerwanie płynie masa ludzi. Gdy niespodziewanie zamkną się z pewnością kogoś przytrzasną. Tak właśnie jest i w tym przypadku. Światło jest uwięzione w studni grawitacyjnej i może tylko poruszać się po dokładnie kulistej orbicie. Obszar, z którego nie może uciec światło na zewnątrz od czarnej dziury (a właściwie osobliwości, czarna dziura to cały obszar, którego „nie widać”) nazywamy horyzontem zdarzeń. A dlaczego wnętrze czarnej dziury ma nazwę „osobliwość”? Ponieważ jest to takie dziwne (osobliwe) miejsce, że nie można było go nazwać inaczej. Jest tam tak gęsto, że nasza zdolność przewidywania przyszłości na podstawie zasad fizyki praktycznie przestaje istnieć. Dodatkowo zaburzona jest istota czasoprzestrzeni. Czas zależy od przestrzeni, a gdy mamy „takie coś” to i czas zachowuje się inaczej, biegnie dużo szybciej. Istnieją teorie mówiące, że w okolicach czarnych dziur czasoprzestrzeń jest tak zakrzywiona, że może umożliwiać przemieszczanie się w czasie i przestrzeni ze względną prędkością dużo większą od prędkości światła, przy pomocy tuneli czasoprzestrzennych. Jakby się nad tym zastanowić, to może i byłoby to możliwe… Ale ja nie chcę tego sprawdzać!

Dobrze, ale skąd wiadomo, że w ogóle istnieje coś takiego? Przecież skoro nic nie może się wydostać z czarnej dziury, nawet światło, to jak ją zobaczyć? Na początku ich istnienie było „obliczone” w matematyczny sposób. Matematycy zakładali, że musi istnieć coś takiego, podawali dokładne wyliczenia, dane. Później astronomowie zaobserwowali dziwne obiekty, jakby podwójne gwiazdy (sądząc z trajektorii lotu) z których widać tylko jedną. Wtedy przypomniano sobie o tej teorii. Chyba najsławniejszy z takich obiektów znajduje się w gwiazdozbiorze Łabędzia X-1. Nie dość, że gwiazda fruwa sobie jakby po spirali, to jeszcze emituje silne promieniowanie rentgenowskie. Najprawdopodobniejsze wyjaśnienie jest takie: kiedyś była to podwójna gwiazda, jedna z nich zapadła się i jest czarną dziurą. Pod wpływem przyciągania od widocznej gwiazdy odrywane są kawałki materii, które krążą wokół czarnej dziury i są do niej wsysane, zupełnie jak w wirze. Podczas tego wirowania rozpędzają się do bardzo dużych prędkości i w ten właśnie sposób powstaje promieniowanie. Gdyby dziura była normalnych rozmiarów gwiazdą to materia spadałaby równomiernie na dużą powierzchnię, małą musi okrążać (jak w wannie po wyjęciu korka). Jeszcze jedną ciekawostką związaną z możliwością wykrycia czarnych dziur jest ich promieniowanie. Powiecie, że to niemożliwe, bo skoro z osobliwości nie może wydostać się światło, to tym bardziej żadne inne promieniowanie. I macie racje. Wielu naukowców też w to nie wierzyło. Odkryli oni jednak, że istotnie, czarna dziura nie może promieniować, ale przestrzeń w pobliżu horyzontu zdarzeń tak. W wyniku oddziaływania osobliwości w jej pobliżu powstają pary cząstek i antycząstek, z których jedna ma ujemną energię. Nie pytajcie jak to się dzieje, ja tego w każdym bądź razie do końca nie rozumiem. Nie zmienia to faktu, że pary cząstka- antycząstka anihilują ze sobą tworząc promieniowanie. I to by chyba było na tyle…[/blok]

Autor: 295