Czarna Dziura

Czarna dziura

Obszar czasoprzestrzeni, którego nic nie może opuścić.

Czarna dziura jest stworzeniem grawitacji, która podlega zarówno małym cząsteczkom, jak i dużym masom, a nawet światłu.
Source , Image Credit: Ute Kraus

Termin „Czarna dziura” został stworzony bardzo niedawno, został wprowadzony w 1969 r. przez amerykańskiego uczonego Johna Wheelera, przedstawiając z jego pomocą obrazową ideę, która pojawiła się po raz pierwszy co najmniej 200 lat temu. Istniały wówczas dwie konkurujące ze sobą teorie światła: zgodnie z pierwszą, wspieraną przez Newtona, światło składało się z cząstek, a druga teoria głosiła, że światło jest falami. Dziś wiemy, że zasadniczo obie teorie są poprawne.

Po stwierdzeniu, że prędkość światła jest skończona, należy założyć, że grawitacja może mieć znaczący wpływ na ruch światła.

Tego założenia użył John Michell, profesor z Cambridge, w swojej pracy z 1783 r., Opublikowanej w Philosophical Transactions of Royal Society of London. Michell wykazał, że gwiazda o wystarczająco dużej masie i gęstości wytworzyłaby tak silne pole grawitacyjne, że światło nie mogło go opuścić. Każde wyprowmieniowane z powierzchni gwiazdy światło zostałoby przyciągane przez grawitację, zanim mogłoby się oddalić. Michell zasugerował, że takich gwiazd może być bardzo dużo. Chociaż nie widzielibyśmy ich światła, bylibyśmy w stanie wykryć ich obecność, przyciągając ich grawitację. Dziś obiekty te nazywane są Czarnymi Dziurami, ponieważ tak wyglądają: czarne, nie świecące obszary w przestrzeni.

Gwiazdy są niesamowicie masywnymi zbiorami głównie atomów wodoru, które zapadły się z ogromnej chmury gazu pod własnym ciężarem. W ich jądrze synteza jądrowa rozbija atomy wodoru w hel, uwalniając ogromną ilość energii. Energia ta w postaci promieniowania popycha przeciw grawitacyjnie równowagę między dwiema siłami.

Rdzeń gwiazdy to żelazo, które nie wytwarza energii i gromadzi się w środku gwiazdy, dopóki nie osiągnie krytycznej ilości. Zjawisko to zaburza równowagę między grawitacją a promieniowaniem, co prowadzi do zapadania się jądra gwiazdy i implodacji gwiazdy. Następnie poruszając się z prędkością około jednej czwartej prędkości światła, zasilając jądro większą masą, gwiazda umiera w wyniku wybuchu supernowej. Powoduje to powstanie gwiazdy neutronowej lub jeśli gwiazda jest wystarczająco masywna, cały rdzeń zapada się w czarną dziurę.

Wszystko, co przekracza horyzont zdarzeń Czarnej Dziury, musi podróżować szybciej niż prędkość światła, aby uciec, innymi słowy jest to niemożliwe. To, co naprawdę widzimy, to tylko czarna kula, która niczego nie odzwierciedla. Możliwe jest połączenie Czarnych Dziur polegających na zderzeniu czołowym dwóch Czarnych Dziur i dołączenie do jednej. Powierzchnia horyzontu powstałej Czarnej Dziury jest wówczas większa niż całkowita powierzchnia horyzontów zderzających się otworów.

Doświadczanie czasu różni się w przypadku czarnych dziur, ponieważ obiekty zewnętrzne wydają się zwalniać, gdy zbliżają się do horyzontu zdarzeń, więc czas płynie dla nich wolniej. W pewnym momencie sprawi to, że obiekty te zamarzną w czasie i znikną. Podczas gdy z drugiej perspektywy resztę wszechświata można było zobaczyć szybko do przodu, coś w rodzaju spoglądania w przyszłość. W tej chwili my jako ludzkość, nie wiemy, co będzie dalej, ale każde znane nam ciało prawdopodobnie zostanie zniszczone i rozdarte, jedyna hipotetyczna cząstka elementarna, która poruszałaby się z prędkością większą niż prędkość światła w próżni, nazywa się Tachion . Jednak nie ma dowodów na istnienie tych cząstek.

Ogromne masywne Czarne dziury są umieszczone w sercu każdej galaktyki i żyją przez miliardy lat. Obecnie największą znaną super masywną czarną dziurą jest „S5 0014 + 81”. Jej rozmiar jest około 40 miliardów razy większy niż masa Słońca.

Proces zwany „promieniowaniem Hawkinga” może ostatecznie doprowadzić do wyparowania Czarnej Dziury. Czarna dziura emitująca promieniowanie traci masę. Jeśli straty tej nie zrównoważy spadająca na nią masa, wówczas promieniowanie staje się silniejsze, co może nawet spowodować całkowite odparowanie Czarnej Dziury. Aby wyjaśnić sprawę w jaśniejszy sposób, możemy powiedzieć, że na skraju Czarnej Dziury istnieje zjawisko, w którym wirtualne cząstki powstają i ponownie się unicestwiają. Prowadzi to do tego, że jedna z wirtualnych cząstek zostanie wciągnięta do Czarnej Dziury, a druga ucieknie i stanie się prawdziwą cząsteczką. Tak więc Czarna Dziura traci energię, ale proces ten dzieje się niesamowicie wolno.

Uważa się, że gdy czarna dziura zmniejszy się do oczekiwanej powierzchni, wypromieniuje energią o sile miliardów bomb nuklearnych podczas ogromnej eksplozji.

Source , Image Credit: Event Horizon Telescope

Odniesienia:

[1]http://www.kchn.pg.gda.pl/didactics/nukleogeneza_krotka_historia_czasu.pdf
[2]http://www.fuw.edu.pl/~kostecki/czarne_dziury.pdf
[3]http://www.astronomia.biz.pl/czarnedziury.html
[4]http://www.astro.sunysb.edu/rosalba/astro2030/BlackHoles.pdf
[5]https://www.physicsoftheuniverse.com/topics_blackholes_theory.html!