Napriek obrovským úspechom v oblasti fyziky a astronómie existuje veľa javov, ktorých podstata nie je úplne odhalená. Medzi takéto javy patria záhadné čierne diery, o ktorých sú všetky informácie len teoretické a nedajú sa prakticky overiť.
Existujú čierne diery?
Ešte pred príchodom teórie relativity astronómovia navrhli teóriu o existencii čiernych lievikov. Po zverejnení Einsteinovej teórie bola otázka gravitácie revidovaná a v probléme čiernych dier sa objavili nové predpoklady. Vidieť tento kozmický objekt je nereálne, pretože pohlcuje všetko svetlo vstupujúce do jeho priestoru. Vedci dokazujú existenciu čiernych dier na základe analýzy pohybu medzihviezdneho plynu a trajektórií hviezd.
Vznik čiernych dier vedie k zmenám časopriestorových charakteristík okolo nich. Čas sa zdá byť pod vplyvom obrovskej gravitácie stlačený a spomaľuje sa. Hviezdy, ktoré sa ocitnú v ceste čierneho lievika, sa môžu odchýliť od svojej trasy a dokonca zmeniť smer. Čierne diery pohlcujú energiu svojej dvojičky, čo sa tiež prejavuje.
Ako vyzerá čierna diera?
Informácie o čiernych dierach sú väčšinou hypotetické. Vedci ich skúmajú pre ich vplyv na vesmír a žiarenie. Vo vesmíre nie je možné vidieť čierne diery, pretože absorbujú všetko svetlo, ktoré vstupuje do blízkeho priestoru. Röntgenová snímka čiernych predmetov bola urobená zo špeciálnych satelitov, na ktorej je vidieť jasný stred, ktorý je zdrojom lúčov.
Ako vznikajú čierne diery?
Čierna diera vo vesmíre je samostatný svet, ktorý má svoje vlastné jedinečné vlastnosti a vlastnosti. Vlastnosti kozmických dier sú určené dôvodmi ich vzhľadu. Pokiaľ ide o vzhľad čiernych predmetov, existujú nasledujúce teórie:
- Sú výsledkom kolapsov vyskytujúcich sa vo vesmíre. Môže ísť o zrážku veľkých kozmických telies alebo výbuch supernovy.
- Vznikajú v dôsledku váženia vesmírnych objektov pri zachovaní ich veľkosti. Dôvod tohto javu nebol stanovený.
Čierny lievik je objekt vo vesmíre, ktorý je relatívne malý, ale má obrovskú hmotnosť. Teória čiernych dier hovorí, že každý kozmický objekt sa môže potenciálne stať čiernym lievikom, ak v dôsledku niektorých javov stratí svoju veľkosť, ale zachová si svoju hmotnosť. Vedci dokonca hovoria o existencii mnohých čiernych mikrodier – miniatúrnych vesmírnych objektov s pomerne veľkou hmotnosťou. Tento nesúlad medzi hmotnosťou a veľkosťou vedie k zvýšeniu gravitačného poľa a objaveniu sa silnej príťažlivosti.
Čo je v čiernej diere?
Čierny tajomný objekt možno nazvať iba dierou s veľkým roztiahnutím. Centrom tohto javu je kozmické teleso so zvýšenou gravitáciou. Výsledkom takejto gravitácie je silná príťažlivosť k povrchu tohto kozmického telesa. V tomto prípade sa vytvára vírové prúdenie, v ktorom rotujú plyny a zrnká kozmického prachu. Preto je správnejšie nazývať čiernu dieru čiernym lievikom.
V praxi nie je možné zistiť, čo je vo vnútri čiernej diery, pretože úroveň gravitácie kozmického víru neumožňuje žiadnemu objektu uniknúť zo zóny jeho vplyvu. Podľa vedcov je vo vnútri čiernej diery úplná tma, pretože v nej nenávratne miznú svetelné kvantá. Predpokladá sa, že priestor a čas sú vo vnútri čierneho lievika skreslené, zákony fyziky a geometrie tu neplatia. Takéto črty čiernych dier by pravdepodobne mohli viesť k vytvoreniu antihmoty, ktorá je vedcom v súčasnosti neznáma.
Prečo sú čierne diery nebezpečné?
Čierne diery sa niekedy označujú ako objekty, ktoré pohlcujú okolité objekty, žiarenie a častice. Táto myšlienka je nesprávna: vlastnosti čiernej diery jej umožňujú absorbovať len to, čo spadá do zóny jej vplyvu. Dokáže absorbovať kozmické mikročastice a žiarenie vychádzajúce z dvojčiat. Aj keď je planéta blízko čiernej diery, nebude absorbovaná, ale bude sa naďalej pohybovať po svojej obežnej dráhe.
Čo sa stane, ak spadnete do čiernej diery?
Vlastnosti čiernych dier závisia od sily gravitačného poľa. Čierne lieviky priťahujú všetko, čo patrí do ich zóny vplyvu. V tomto prípade sa menia časopriestorové charakteristiky. Vedci, ktorí študujú všetko, čo sa týka čiernych dier, nesúhlasia s tým, čo sa deje s objektmi v tomto vortexe:
- niektorí vedci naznačujú, že všetky predmety padajúce do týchto otvorov sú natiahnuté alebo roztrhané na kusy a nemajú čas dostať sa na povrch priťahujúceho predmetu;
- iní vedci tvrdia, že v dierach sú všetky obvyklé charakteristiky skreslené, takže sa tam objekty akoby strácajú v čase a priestore. Z tohto dôvodu sa čierne diery niekedy nazývajú bránami do iných svetov.
Typy čiernych dier
Čierne lieviky sú rozdelené do typov podľa spôsobu ich tvorby:
- Čierne objekty hviezdnej hmotnosti sa rodia na konci života niektorých hviezd. Úplné spálenie hviezdy a ukončenie termonukleárnych reakcií vedie ku kompresii hviezdy. Ak hviezda prejde gravitačným kolapsom, môže sa premeniť na čierny lievik.
- Supermasívne čierne lieviky. Vedci tvrdia, že jadrom akejkoľvek galaxie je supermasívny lievik, ktorého vznik je začiatkom vzniku novej galaxie.
- Primordiálne čierne diery. Tieto môžu zahŕňať diery s rôznou hmotnosťou, vrátane mikrodier vytvorených v dôsledku nezrovnalostí v hustote hmoty a sile gravitácie. Takéto diery sú lieviky vytvorené na začiatku vesmíru. Patria sem aj objekty ako chlpatá čierna diera. Tieto otvory sa vyznačujú prítomnosťou lúčov podobných vlasom. Predpokladá sa, že tieto fotóny a gravitóny si zachovajú časť informácií, ktoré spadajú do čiernej diery.
- Kvantové čierne diery. Objavujú sa v dôsledku jadrových reakcií a žijú krátko. Kvantové lieviky sú najzaujímavejšie, pretože ich štúdium môže pomôcť odpovedať na otázky o probléme čiernych kozmických objektov.
- Niektorí vedci identifikujú tento typ vesmírneho objektu ako chlpatú čiernu dieru. Tieto otvory sa vyznačujú prítomnosťou lúčov podobných vlasom. Predpokladá sa, že tieto fotóny a gravitóny si zachovajú časť informácií, ktoré spadajú do čiernej diery.
Najbližšia čierna diera k Zemi
Najbližšia čierna diera je od Zeme vzdialená 3000 svetelných rokov. Volá sa V616 Monocerotis, alebo V616 Mon. Jeho hmotnosť dosahuje 9-13 hmotností Slnka. Binárnym partnerom tejto diery je hviezda s polovičnou hmotnosťou Slnka. Ďalším lievikom relatívne blízko Zeme je Cygnus X-1. Nachádza sa 6 tisíc svetelných rokov od Zeme a váži 15-krát viac ako Slnko. Táto kozmická čierna diera má aj svojho binárneho partnera, ktorého pohyb pomáha sledovať vplyv Cygnus X-1.
Čierne diery - zaujímavé fakty
Vedci hovoria nasledujúce zaujímavé fakty o čiernych objektoch:
- Ak vezmeme do úvahy, že tieto objekty sú stredom galaxií, potom, aby sme našli najväčší lievik, musíme odhaliť najväčšiu galaxiu. Preto je najväčšou čiernou dierou vo vesmíre lievik umiestnený v galaxii IC 1101 v strede zhluku Abell 2029.
- Čierne predmety v skutočnosti vyzerajú ako viacfarebné predmety. Dôvodom je ich rádiomagnetické žiarenie.
- Uprostred čiernej diery neexistujú žiadne trvalé fyzikálne ani matematické zákony. Všetko závisí od hmotnosti diery a jej gravitačného poľa.
- Čierne lieviky sa postupne odparujú.
- Hmotnosť čiernych lievikov môže dosiahnuť neuveriteľné veľkosti. Najväčšia čierna diera má hmotnosť rovnajúcu sa 30 miliónom hmotností Slnka.
Čierne diery sú najatraktívnejšie nebeské telesá. Čo ak však namiesto toho, aby obrazne upútal vašu pozornosť, jeden z nich začal priťahovať Zem k sebe? Britský astrofyzik hovoril o tom, čo by sa v tomto prípade mohlo stať.
Čierne diery sa v modernej kultúre tešia stálej popularite. Je nepravdepodobné, že akýkoľvek iný typ vesmírneho objektu (samozrejme okrem asteroidov a meteoritov) priťahuje taký počet výskumníkov a tých, ktorí sa jednoducho zaujímajú o vesmír. Záujem o čierne diery je podporovaný hadrónovým urýchľovačom a nedávnym objavom gravitačných vĺn.
Práve v súvislosti s najnovším objavom možno tvrdiť, že čierne diery stále existujú. To znamená, že sa s nimi môžeme stretnúť. Astrofyzik Kevin Pimblett z University of Hull vo Veľkej Británii vysvetlil, čo by sa stalo, keby naša planéta začala padať do čiernej diery. Podľa Pimbletta existuje viacero scenárov vývoja udalostí.
Najzaujímavejší a najťažšie predstaviteľný a pochopiteľný bol scenár s názvom „ špagetovanie" Pozrime sa na tento proces bližšie.
Časť našej planéty, ktorá je bližšie k čiernej diere, bude priťahovaná o niečo rýchlejšie. Takže látka postupne začne prúdiť tenkým prúdom smerom k čiernej diere, čím sa stáva tenšou a dlhšou. V dôsledku toho Zem nadobudne podobu nekonečne dlhého vlákna, ktoré zmizne z dohľadu na hranici horizontu udalostí. To isté sa stane so všetkými objektmi na planéte. A až potom, po dostatočne dlhom čase, čierna diera nasaje všetku hmotu, ktorá tvorí Zem.
Ako budú v tomto čase fungovať ľudské zmysly, nie je známe. Je dosť možné, že pri páde do čiernej diery si pozemšťania nič nezvyčajné nevšimnú. Aspoň ak ide o veľmi veľkú čiernu dieru – tak funguje fyzika horizontu udalostí.
Ďalší scenár zahŕňa menej originálny a jednoznačnejší vývoj udalostí. Ak sa čierna diera nachádza v strede kvazaru, planéta bude na svojej ceste spálená. A o žiadnych unikátnych fyzikálnych procesoch v tomto prípade netreba hovoriť.
Posledný scenár navrhnutý Pimblettom sa zdá byť úplne fantastický. Podľa vedca existuje určitá pravdepodobnosť, že v dôsledku priťahovania Zeme čiernou dierou planéta nezmizne navždy. Nie, planéta, ktorú poznáme, bude zničená. Ale namiesto toho sa objaví určitý „hologram“, nepresná kópia.
Bohužiaľ, všetky možnosti sú teraz nepotvrdené hypotézy. O čiernych dierach vieme príliš málo. Vďaka výskumu uskutočnenému s obrovským interferometrom LIGO vieme len to, že existujú. Čo je však v čiernej diere za horizontom udalostí a či si to ľudský mozog pracujúci v trojrozmernom priestore dokáže predstaviť, zostáva jednou z najzaujímavejších záhad modernej vedy.
Čierne diery sú jediné kozmické telesá schopné priťahovať svetlo gravitáciou. Sú to tiež najväčšie objekty vo vesmíre. Je nepravdepodobné, že sa v blízkej dobe dozvieme, čo sa stane v blízkosti ich horizontu udalostí (známeho ako „bod, odkiaľ niet návratu“). Ide o najzáhadnejšie miesta nášho sveta, o ktorých sa napriek desaťročiam výskumu stále vie veľmi málo. Tento článok obsahuje 10 faktov, ktoré možno označiť za najzaujímavejšie.
Čierne diery do seba nenasávajú hmotu
Mnoho ľudí si čiernu dieru predstavuje ako akýsi „vesmírny vysávač“, ktorý kreslí okolitý priestor. V skutočnosti sú čierne diery obyčajné vesmírne objekty, ktoré majú mimoriadne silné gravitačné pole.
Ak by na mieste Slnka vznikla čierna diera rovnakej veľkosti, Zem by nebola vtiahnutá, otáčala by sa na rovnakej dráhe ako dnes. Hviezdy nachádzajúce sa pri čiernych dierach strácajú časť svojej hmoty vo forme hviezdneho vetra (to sa stáva počas existencie akejkoľvek hviezdy) a čierne diery pohlcujú iba túto hmotu.
Existenciu čiernych dier predpovedal Karl Schwarzschild
Karl Schwarzschild bol prvým, kto použil Einsteinovu všeobecnú teóriu relativity, aby dokázal existenciu „bodu, odkiaľ niet návratu“. Sám Einstein o čiernych dierach neuvažoval, hoci jeho teória ich existenciu predpovedá.
Schwarzschild predložil svoj návrh v roku 1915, hneď po tom, čo Einstein zverejnil svoju všeobecnú teóriu relativity. V tom čase vznikol pojem „Schwarzschildov rádius“ – toto je hodnota, ktorá ukazuje, ako veľmi by ste museli stlačiť objekt, aby sa z neho stala čierna diera.
Čiernou dierou sa teoreticky môže stať čokoľvek, ak je dostatočne stlačené. Čím je objekt hustejší, tým silnejšie je gravitačné pole, ktoré vytvára. Napríklad Zem by sa stala čiernou dierou, ak by mala hmotnosť objektu veľkosti arašidu.
Čierne diery môžu zrodiť nové vesmíry
Myšlienka, že čierne diery môžu zrodiť nové vesmíry, sa zdá byť absurdná (najmä preto, že si stále nie sme istí existenciou iných vesmírov). Vedci však takéto teórie aktívne rozvíjajú.
Veľmi zjednodušená verzia jednej z týchto teórií je nasledovná. Náš svet má mimoriadne priaznivé podmienky pre vznik života v ňom. Ak by sa ktorákoľvek z fyzikálnych konštánt čo i len trochu zmenila, neboli by sme na tomto svete. Jedinečnosť čiernych dier má prednosť pred normálnymi fyzikálnymi zákonmi a mohla by (aspoň teoreticky) viesť k vzniku nového vesmíru, ktorý sa bude líšiť od nášho.
Čierne diery vás (a čokoľvek iné) môžu zmeniť na špagety
Čierne diery naťahujú objekty, ktoré sú v ich blízkosti. Tieto predmety sa začínajú podobať špagetám (existuje dokonca aj špeciálny výraz - „špagetifikácia“).
To sa deje v dôsledku spôsobu fungovania gravitácie. V súčasnosti sú vaše nohy bližšie k stredu Zeme ako vaša hlava, takže sú priťahované silnejšie. Na povrchu čiernej diery začne rozdiel v gravitácii pôsobiť proti vám. Nohy sú čoraz rýchlejšie priťahované do stredu čiernej diery, takže horná polovica tela s nimi nestíha držať krok. Výsledok: špagetovanie!
Čierne diery sa časom vyparujú
Čierne diery nielen pohlcujú hviezdny vietor, ale sa aj vyparujú. Tento jav bol objavený v roku 1974 a nazýval sa Hawkingovým žiarením (podľa Stephena Hawkinga, ktorý objav uskutočnil).
Čierna diera môže časom spolu s týmto žiarením uvoľniť všetku svoju hmotu do okolitého priestoru a zmiznúť.
Čierne diery spomaľujú čas v ich blízkosti
Keď sa blížite k horizontu udalostí, čas sa spomaľuje. Aby sme pochopili, prečo sa to deje, musíme sa pozrieť na „paradox dvojčiat“, myšlienkový experiment, ktorý sa často používa na ilustráciu základných princípov Einsteinovej teórie všeobecnej relativity.
Jedno z dvojčiat zostáva na Zemi a druhé odletí na vesmírnu cestu a pohybuje sa rýchlosťou svetla. Po návrate na Zem dvojča zistí, že jeho brat zostarol viac ako on, pretože čas sa pohybuje pomalšie, keď sa pohybuje blízko rýchlosti svetla.
Keď sa priblížite k horizontu udalostí čiernej diery, budete sa pohybovať takou vysokou rýchlosťou, že sa vám spomalí čas.
Čierne diery sú najpokročilejšie energetické systémy
Čierne diery generujú energiu lepšie ako Slnko a iné hviezdy. Je to spôsobené hmotou, ktorá obieha okolo nich. Hmota na obežnej dráhe čiernej diery, ktorá prekračuje horizont udalostí obrovskou rýchlosťou, sa zahrieva na extrémne vysoké teploty. Toto sa nazýva žiarenie čierneho telesa.
Pre porovnanie, jadrová fúzia premieňa 0,7 % hmoty na energiu. V blízkosti čiernej diery sa 10% hmoty stáva energiou!
Čierne diery ohýbajú priestor okolo seba
Priestor si možno predstaviť ako natiahnutú gumenú dosku, na ktorej sú nakreslené čiary. Ak na záznam položíte predmet, zmení svoj tvar. Čierne diery fungujú rovnako. Ich extrémna hmotnosť priťahuje všetko, vrátane svetla (ktorého lúče, aby sme pokračovali v analógii, by sme mohli nazvať čiarami na tanieri).
Čierne diery obmedzujú počet hviezd vo vesmíre
Hviezdy vznikajú z oblakov plynu. Aby sa mohla začať formovať hviezda, oblak sa musí ochladiť.
Žiarenie z čiernych telies bráni ochladzovaniu oblakov plynu a bráni vzniku hviezd.
Čiernou dierou sa teoreticky môže stať akýkoľvek objekt
Jediný rozdiel medzi našim Slnkom a čiernou dierou je sila gravitácie. V strede čiernej diery je oveľa silnejší ako v strede hviezdy. Ak by bolo naše Slnko stlačené na priemer asi päť kilometrov, mohla by to byť čierna diera.
Čiernou dierou sa teoreticky môže stať čokoľvek. V praxi vieme, že čierne diery vznikajú len v dôsledku kolapsu obrovských hviezd, ktoré svojou hmotnosťou prevyšujú Slnko 20-30-krát.
