Čo sú to čierne diery?
Čierne diery sú obrovské vesmírne objekty. Je takmer nemožné ich vidieť, pretože
Čierne diery nie sú čierne gule, ako sme ich zvyknutí vidieť. Sú priehľadné, ale zanechávajú čierny tieň. Nie je to ani diera, ale sférický absorbér všetkého, čo spadá pod vplyv jeho gravitácie.
Ako vznikajú čierne diery?
Hviezdy, ktoré presahujú hmotnosť a veľkosť nášho Slnkamnohokrát na konci svojho života explodujú a vytvoria buď neutrónovú hviezdu, alebo sa začnú silne zmenšovať, akoby „padali“ dovnútra a pri konštantnej hmotnosti rýchlo zmenšovali svoju veľkosť. Hustota hmoty v stlačiteľnom bode sa stáva veľmi vysokou, respektíve gravitácia veľmi rastie. Keď je veľkosť hviezdy taká malá a jej hustota je na jednom mieste taká veľká, „padne“ dovnútra, čo vedie k čiernej diere.
Napríklad čierna diera s hmotnosťou jedného Slnka bude mať menšiu veľkosť ako naša hviezda.
Avšak malé hviezdy ako naše Slnkosa na konci životného cyklu nezmenia na čiernu dieru – ich hmotnosť je nedostatočná ani na výbuch a vznik supernovy. Samozrejme, dôjde k výbuchu, ale v konečnej fáze sa malé hviezdy premenia na bielych trpaslíkov - veľmi malé a horúce hviezdy, ktoré tiež čoskoro zmiznú.
V súčasnosti vieme o štyroch rôznych spôsoboch formovania čiernych dier.
- Najlepšie študovaný je ten, ktorý súvisí s hviezdouzrútiť sa. Dostatočne veľká hviezda vytvorí čiernu dieru po zastavení svojej jadrovej fúzie, pretože bolo syntetizované všetko, čo už bolo možné syntetizovať. Keď tlak vytvorený fúziou prestane, hmota začne klesať smerom k vlastnému gravitačnému stredu a bude čoraz hustejšia. Nakoniec to zhustne natoľko, že nič nedokáže prekonať gravitačný vplyv na povrch hviezdy: takto vzniká čierna diera. Tieto čierne diery sa nazývajú „čierne diery slnečnej hmoty“ a sú najbežnejšie.
- Ďalší bežný typ čiernej dierysú „supermasívne čierne diery“, ktoré možno nájsť v centrách mnohých galaxií a ktorých hmotnosť je asi miliónkrát väčšia ako slnečné čierne diery. Ako sa formujú, nie je zatiaľ celkom isté. Predpokladá sa, že kedysi začínali ako čierne diery slnečnej hmoty, ktoré pohltili mnoho ďalších hviezd v husto osídlených galaktických centrách a rástli. Zdá sa však, že absorbujú hmotu rýchlejšie, ako naznačuje táto jednoduchá myšlienka, a ako presne to robia, je stále predmetom výskumu.
- Kontroverznejšou myšlienkou boli prvotné čierne diery,ktoré mohla byť tvorená prakticky akoukoľvek hmotou pri veľkých fluktuáciách hustoty v ranom vesmíre. Aj keď je to možné, je ťažké nájsť model, ktorý by ich produkoval, bez ich nadmerného vytvárania.
- Nakoniec tu je myšlienka, že Veľký hadrónurýchľovač môže vytvárať malé čierne diery s hmotami blízkymi hmotnosti Higgsovho bozónu. Funguje to iba vtedy, ak má náš vesmír ďalšie rozmery. Zatiaľ sa nepotvrdilo v prospech tejto teórie.
Aké veľké sú čierne diery?
Horizont čiernej diery si môžete predstaviť ako guľu a jej priemer bude priamo úmerný hmotnosti čiernej diery. Preto čím viac hmoty spadne do čiernej diery, tým väčšia bude čierna diera.
V porovnaní s hviezdnymi objektmi, čiernymi dieramidrobná, pretože hmota je stlačená na veľmi malé objemy pod vplyvom neodolateľného gravitačného tlaku. Polomer čiernej diery napríklad s hmotnosťou planéty Zem je len pár milimetrov. To je 10 000 000 000 krát menej ako súčasný polomer Zeme.
Polomer čiernej diery sa nazýva Schwarzschildov polomer po Karlovi Schwarzschildovi, ktorý najskôr odvodil čierne diery ako riešenie Einsteinovej všeobecnej teórie relativity.
Kde sú čierne diery?
Najčastejšie sa nachádzajú v strede galaxií.Majú veľkú príťažlivú silu, vďaka ktorej sa im darí udržiavať hviezdne systémy vo veľmi veľkej vzdialenosti a formovať tak galaxie, aké poznáme dnes.
V strede našej Mliečnej dráhy je tiežsupermasívna čierna diera zvaná Strelec A *. Je 4,02 milióna krát ťažšie ako Slnko a jeho polomer je ≈ 45 astronomických jednotiek (jedna astronomická jednotka = jedna vzdialenosť od Zeme po Slnko).
Okrem supermasívnych čiernych dier v centrách galaxie existujú aj „miestne“, ktoré vznikajú po smrti masívnych hviezd.
Čo je vo vnútri čiernej diery?
Nikto to nevie s istotou. Všeobecná teória relativity predpovedá, že v čiernej diere existuje singularita, miesto, kde sa slapové sily nekonečne zväčšujú, a keď prekročíte horizont udalostí, nemôžete ísť nikam inam, ako singularita. Preto je lepšie na týchto miestach nepoužívať všeobecnú teóriu relativity - jednoducho to nefunguje. Aby sme vedeli, čo sa deje vo vnútri čiernej diery, potrebujeme teóriu kvantovej gravitácie. Všeobecne sa uznáva, že táto teória nahradí singularitu niečím iným.
Prečo by mohli byť vo vnútri čiernej diery vesmíry?
Existuje veľa hypotetických čiernych dier -s alebo bez elektrického náboja, rotujúce alebo nehybné, obklopené hmotou alebo plávajúce v prázdnom priestore. Niektoré z týchto hypotetických čiernych dier pravdepodobne existujú v našom vesmíre. Napríklad rotujúca čierna diera obklopená padajúcou hmotou je pomerne častým typom týchto objektov.
Ale niektoré iné typy čiernych dier súčisto teoretické. Ich správanie a vlastnosti je možné opísať iba na základe matematických metód. Jedným z takýchto objektov je elektricky nabitá čierna diera obklopená anti-de Sitterovým priestorom. Tento druh priestoru má neustále negatívne geometrické zakrivenie a tvarom sa podobá sedlu.
V našom vesmíre taký priestor nie jeexistuje, ale jeho existencia teoreticky otvára mnoho zaujímavých účinkov, ktoré je možné preskúmať. Jedným z dôvodov, ktoré stojí za to preskúmať, je to, že nabité čierne diery majú veľa spoločného s rotujúcimi čiernymi dierami, ktoré existujú v našom vesmíre.
Zistili autori novej štúdieže keď takéto čierne diery relatívne vychladnú, vytvoria okolo svojho povrchu „hmlu“ kvantových polí. Na povrchu objektu je táto hmla podporovaná gravitáciou čiernej diery, ale je tlačená smerom von elektrickým poľom. Výsledkom je, že v takejto hmle vzniká supravodivé médium. Takéto čierne diery majú okrem bežného horizontu udalostí aj vnútorný horizont. Vďaka tomu môžu nabité čierne diery preniknúť bez toho, aby boli roztrhané na atómy.
Vedci dokázali, že na druhej strane nabitéčiernej diery môžete očakávať záhadné efekty. Vedci zistili, že najvnútornejšie oblasti supravodivej čiernej diery môžu predstavovať rozpínajúci sa vesmír - miesto, kde sa môže priestor rozťahovať a deformovať rôznymi rýchlosťami v rôznych smeroch.
Navyše v závislostiZ teploty čiernej diery v niektorých z týchto oblastí vesmíru môže spôsobiť nové kolo oscilácií, ktoré následne vytvoria ďalšiu časť rozpínajúceho sa priestoru, čo spôsobí nové kolo oscilácií, ktoré následne vytvorí nový úsek rozširujúceho sa priestoru a tak ďalej nekonečno. Toto bude fraktálny mini-vesmír, ktorý sa bude nekonečne opakovať so zmenšením veľkosti.
Prečítajte si tiež
V deň 3 choroby väčšina pacientov COVID-19 stratí čuch a často trpí nádchou.
Pozrite sa na najbližšie zábery povrchu Slnka
Ľadovec Doomsday sa ukázal byť nebezpečnejším, ako si vedci mysleli. Hovoríme to hlavné