Čo sú to čierne diery? Fakty, teórie a nejasnosti o tom, ako sa vytvárajú a správajú čierne diery

Vypočujte si slová „čierna diera“ a môžete premýšľať o krútiacom sa víre, ktorý nasáva všetko do svojej chrípky ako váš strýko pri svadobnom bufete. Môžete si predstaviť hviezdu priťahovanú k nej ako kúsok špagiet, ktorá sa pohybuje okolo prázdna, až kým nie je vyčiarknutá z existencie. Realita nie je taká jednoduchá alebo taká lahodná. Tu je náš základný náter.

Čo je čierna diera?

Čierne diery mátajú fyzikov po celé storočia, ale jednoduchým popisom by bola oblasť v časopriestore, ktorá má tak veľkú gravitáciu, že ani jej svetlo nemôže uniknúť.

Jednou z prvých vecí, ktoré treba o čiernych dierach pochopiť, je, že nie sú prázdnym priestorom, ale skôr hmotou zhustenou do veľmi malej oblasti. Čierna diera môže mať napríklad hmotnosť 20 hviezd, ale môže mať iba veľkosť centra Londýna. Táto hustota robí čudné veci so zákonmi času a priestoru, jedným z nich je objavenie sa teoretickej bariéry nazývanej horizont udalostí.

PREČÍTAJTE SI ĎALŠIE: Prielom čiernej diery odhaľuje kolísavé trysky spozorované superpočítačmi

Pozrite si súvisiaci prielom s čiernymi dierami odhaľuje kolísanie trysiek spozorovaných superpočítačmi Najstaršia supermasívna čierna diera, aká sa kedy našla, je spozorovaná vo vzdialenosti 13,7 miliárd svetelných rokov

V teórii všeobecnej relativity Alberta Einsteina je horizont udalostí bez návratu. Keď sa objekt priblíži k horizontu udalostí, čoraz viac dráh, ktoré jeho častice idú, sa ohýba smerom k čiernej diere. Akonáhle dôjde k porušeniu horizontu udalostí, deformácia časopriestoru sa stane taká veľká, že neexistuje žiadny spôsob, ako by sa častice mohli pohybovať smerom von.

Toto je bod, v ktorom diera zčernie, keď svetlo nie je schopné uniknúť z ťahania dopredu, ďalej, smerom k gravitačnej singularite; bod, v ktorom sa časopriestor natoľko skreslil, že jeho zakrivenie je nekonečné. Tu sú všetky fyzikálne zákony, ako ich chápeme, vyhodené z okna. Nikto v skutočnosti nevie, čo sa stane v singularite.

Aké veľké sú čierne diery?

Existujú štyri triedy čiernych dier, aj keď dve z nich sú hypotetické. Na hornom konci spektra sú supermasívne čierne diery, o ktorých sa predpokladá, že sa nachádzajú v strede väčšiny galaxií. Predpokladá sa, že ten v našej vlastnej Mliečnej dráhe, známy ako Sagittarius A *, má hmotnosť 4 milióny slnka s horizontom udalostí, ktorý sa tiahne 44 miliónov kilometrov.

Na spodnom konci spektra je mikro čierna diera, ktorá môže byť malá ako jeden atóm, hoci jednu z týchto rozmerov ešte skutočne nezmeráme. Medzi nimi sú hypotetické čierne diery so strednou hmotnosťou a hviezdne čierne diery, ktoré vznikli zrútením hviezd s asi trojnásobnou alebo väčšou hmotnosťou ako naše slnko.

(Umelci majú dojem z hviezdnej čiernej dieryCygnus X-1. Úver:NASA / CXC / M.Weiss)

Ďalšou zaujímavou možnou kategóriou je praveká čierna diera, ktorú prvýkrát navrhol Stephen Hawking v roku 1971. Tieto hypotetické čierne diery mohli vzniknúť počas zrodu vesmíru predtým, ako vznikli hviezdy, a môžu obsahovať zásadné vysvetlenia existencie temnej hmoty. .

PREČÍTAJTE SI ĎALŠIE: Najpodrobnejšia simulácia nášho vesmíru, aká kedy vyšla, zaberá ohromujúcu miliardu svetelných rokov

Úsilie o ich nájdenie dosiaľ vyšlo sucho, aj keď to by sa mohlo zmeniť vďaka partnerstvu Ligo-Panna a jeho detekcii gravitačných vĺn. Schopnosť detekovať vlnky v štruktúre časopriestoru by mohla pripraviť pôdu pre ďalšie vyšetrovanie a pozrieť sa späť v čase na fúzie čiernych dier, ktoré staršie hviezdy predchádzajú.

Čo by sa so mnou stalo, keby som spadol do čiernej diery?

Ak ste nemali to šťastie, že ste sa dostali do čiernej diery (moje uznanie), stanú sa vám niektoré čudné veci a niektoré ešte čudnejšie, keď vás niekto sleduje z bezpečnej vzdialenosti.

To, čo sa stane, keď objekt poruší horizont udalostí, nie je ľahko pochopiteľné, a to preto, lebo v tomto okamihu si protirečia dva rôzne modely fyziky - kvantová mechanika a všeobecná relativita.

O tomto kvadrum, ktorý sa nazýva paradox informácií o čiernej diere, hovorí vynikajúce Amanda Gefterová zaBBC . Podstatou toho je toto: pre niekoho, kto vás sleduje, ako porušujete horizont udalostí, by vás pomaly vyhladilo narušenie priestoru, spomalenie času a horúčava Hawkingsovho žiarenia - niečo, čo popri tom nakoniec rozptýli čierna diera.

Takže si mŕtvy, že? Nie práve. Podľa všeobecnej teórie relativity by ste v skutočnosti prešli horizontom udalostí, nevšimli ste si účinkov gravitácie, pretože by ste boli vo voľnom páde (niečo, čo Einstein nazval jeho najšťastnejšia myšlienka ), padajúci k singularite.

Ako však môžete cestovať vesmírom a zároveň byť pripálený? Tento problém sa deje, pretože kvantová fyzika hovorí, že informácie nemožno stratiť, a preto vaše telo musí zostať mimo obzoru. Ak však neprekročíte horizont udalostí, budete porušovať zákony všeobecnej relativity. Vedci postulovali množstvo riešení na zosúladenie týchto protichodných prírodných zákonov, paradoxom je však pretrvávajúci otáznik v jadre fyziky.

Pokiaľ ide o čierne diery, potom nemôže uniknúť iba svetlo, ale aj mozog generácií mysliteľov.

ako preposlať iba jeden e-mail vo vlákne

Kredit za hlavný obrázok: Wikimedia Commons