Co jsou černé díry?
Černé díry jsou masivní vesmírné objekty. Je téměř nemožné je vidět, protože
Černé díry nejsou černé koule, jak jsme zvyklí je vidět. Jsou průhledné, ale zanechávají černý stín. Není to ani díra, ale sférický absorbér všeho, co spadá pod vliv její gravitace.
Jak se objevují černé díry?
Hvězdy, které přesahují hmotnost a velikost našeho Sluncemnohokrát na konci svého života explodují a vytvoří buď neutronovou hvězdu, nebo se začnou silně zmenšovat, jako by „padali“ dovnitř a při konstantní hmotnosti rychle zmenšovali svou velikost. Hustota hmoty ve stlačitelném bodě se stává velmi vysokou, respektive se výrazně zvyšuje gravitace. Když je velikost hvězdy tak malá a hustota je na jednom místě tak vysoká, „padá“ dovnitř a vede k černé díře.
Například černá díra s hmotou jednoho Slunce bude menší než naše hvězda.
Nicméně malé hvězdy jako naše Sluncese na konci životního cyklu nezmění v černou díru – jejich hmotnost je nedostatečná i pro výbuch a vznik supernovy. Samozřejmě dojde k výbuchu, ale v konečné fázi se malé hvězdy promění v bílé trpaslíky - velmi malé a horké hvězdy, které také brzy pohasnou.
V současné době víme o čtyřech různých způsobech vzniku černých děr.
- Nejlépe studovaný je ten, který je spojen s hvězdoukolaps. Dostatečně velká hvězda vytvoří po ukončení své jaderné fúze černou díru, protože bylo syntetizováno vše, co již bylo možné syntetizovat. Když tlak vytvořený fúzí ustane, hmota začne klesat směrem k vlastnímu gravitačnímu centru a bude stále hustší. Nakonec se stane tak hustým, že nic nemůže překonat gravitační účinek na povrch hvězdy: takto se rodí černá díra. Tyto černé díry se nazývají „černé díry sluneční hmoty“ a jsou nejběžnější.
- Další běžný typ černé díryjsou „supermasivní černé díry“, které lze najít v centrech mnoha galaxií a jejichž hmotnost je zhruba miliardkrát větší než černé díry sluneční hmoty. Dosud není přesně známo, jak jsou formovány. Předpokládá se, že kdysi začaly jako černé díry sluneční hmoty, které v hustě osídlených galaktických centrech pohlcovaly mnoho dalších hvězd a rostly. Zdá se však, že absorbují hmotu rychleji, než naznačuje tato jednoduchá myšlenka, a jak přesně to dělají, je stále předmětem výzkumu.
- Kontroverznějším nápadem byly prvotní černé díry,která mohla být vytvořena prakticky jakoukoli hmotou při velkých fluktuacích hustoty v raném vesmíru. I když je to možné, je obtížné najít model, který je produkuje, aniž by je vytvořil příliš.
- Konečně je tu myšlenka, že Velký hadronCollider může tvořit malé černé díry s hmotami blízkými hmotě Higgsova bosonu. To funguje, pouze pokud má náš vesmír další rozměry. Doposud nebylo potvrzeno ve prospěch této teorie.
Jak velké jsou černé díry?
Horizont černé díry si můžete představit jako kouli a její průměr bude přímo úměrný hmotnosti černé díry. Proto čím více hmoty spadne do černé díry, tím větší se černá díra stane.
Ve srovnání s hvězdnými objekty, černé dírydrobná, protože hmota je stlačena na velmi malé objemy pod vlivem neodolatelného gravitačního tlaku. Například poloměr černé díry o hmotnosti planety Země je jen několik milimetrů. To je 10 000 000 000krát méně než současný poloměr Země.
Poloměr černé díry se nazývá Schwarzschildův poloměr po Karlovi Schwarzschildovi, který nejprve odvodil černé díry jako řešení Einsteinovy obecné teorie relativity.
Kde jsou černé díry?
Nejčastěji se nacházejí ve středu galaxií.Mají velkou gravitační sílu, díky níž se jim daří udržovat hvězdné systémy ve velmi velké vzdálenosti a formovat galaxie, které dnes známe.
Ve středu naší Mléčné dráhy je takésupermasivní černá díra zvaná Sagittarius A *. Je 4,02 milionukrát těžší než Slunce a jeho poloměr je ≈ 45 astronomických jednotek (jedna astronomická jednotka = jedna vzdálenost od Země ke Slunci).
Kromě supermasivních černých děr v centrech galaxie existují i „lokální“, které vznikají po smrti hmotných hvězd.
Co je uvnitř černé díry?
Nikdo to neví jistě. Obecná teorie relativity předpovídá, že v černé díře existuje singularita, místo, kde se slapové síly nekonečně zvětšují, a jakmile se dostanete za horizont událostí, nemůžete jít jinam než do singularity. V souladu s tím je lepší v těchto místech nepoužívat obecnou teorii relativity - prostě to nefunguje. Abychom mohli říci, co se děje uvnitř černé díry, potřebujeme teorii kvantové gravitace. Obecně se uznává, že tato teorie nahradí singularitu něčím jiným.
Proč by uvnitř černé díry mohly být vesmíry?
Existuje mnoho hypotetických černých děr -s elektrickým nábojem nebo bez něj, rotující nebo stojící, obklopené hmotou nebo plovoucí v prázdném prostoru. Některé z těchto hypotetických černých děr pravděpodobně existují v našem vesmíru. Například rotující černá díra obklopená padající hmotou je poměrně běžným typem těchto objektů.
Ale některé jiné typy černých děr jsoučistě teoretický. Jejich chování a vlastnosti lze popsat pouze na základě matematických metod. Jedním z takových objektů je elektricky nabitá černá díra obklopená anti-de Sitterovým prostorem. Tento druh prostoru má konstantní negativní geometrické zakřivení a má podobný tvar jako sedlo.
V našem vesmíru takový prostor neexistujeexistuje, ale jeho existence teoreticky otevírá mnoho zajímavých efektů, které lze zkoumat. Jedním z důvodů, proč to stojí za prozkoumání, je to, že nabité černé díry mají mnoho společného s rotujícími černými dírami, které existují v našem vesmíru.
Zjistili autoři nové studieže když takové černé díry relativně vychladnou, vytvoří kolem svého povrchu „mlhu“ kvantových polí. Na povrchu objektu je tato mlha podporována gravitací černé díry, ale je vytlačována ven elektrickým polem. Výsledkem je, že v takové mlze vzniká supravodivé médium. Kromě obvyklého horizontu událostí mají takové černé díry také vnitřní horizont. Díky tomu mohou nabité černé díry proniknout, aniž by byly roztrhány na atomy.
Vědci prokázali, že na druhé straně nabitéčerná díra můžete očekávat záhadné efekty. Vědci zjistili, že nejvnitřnější oblasti supravodivé černé díry mohou představovat rozpínající se vesmír - místo, kde se prostor může protahovat a deformovat různými rychlostmi v různých směrech.
Navíc v závislostiZ teploty černé díry v některých z těchto oblastí vesmíru může vyvolat nové kolo oscilací, které následně vytvoří další úsek rozpínajícího se prostoru, který způsobí nové kolo oscilací, které následně vytvoří nový úsek rozšiřujícího se prostoru a tak dále nekonečno. Toto bude fraktální mini-vesmír, který se bude nekonečně opakovat se zmenšením velikosti.
Přečtěte si také
Ve 3. dni nemoci většina pacientů COVID-19 ztratí čich a často trpí rýmou.
Podívejte se na nejbližší záběry povrchu Slunce
Ledovec Doomsday se ukázal být nebezpečnějším, než si vědci mysleli. Říkáme hlavní věc