4 fascynujące fakty na temat czarnych dziur

 

Drzwi wyjściowe ze wszechświata lub też monstrualne odkurzacze, które wchłaniają wszystko, co się do nich zbliży - tak mniej więcej mówi się o czarnych dziurach. Te dziwne, tajemnicze obiekty, które powstają w wyniku zapadania się olbrzymich gwiazd, nie przestają fascynować i ciągle są przedmiotem skrupulatnych naukowych badań. Poniżej kilka niezwykłych rzeczy, które o nich wiadomo.

 

Czarne dziury są niewidzialne

fot. via taopic.com

Nazwa czarnych dziur wzięła się stąd, że są one praktycznie niewidzialne. Widzieć można bowiem tylko to, co emituje jakieś światło - własne lub odbite - natomiast czarne dziury warunku tego nie spełniają. Wszystko dlatego, że wytwarzają tak silną grawitację, że z pola ich działania nie jest w stanie uciec nic - nawet światło. Cecha ta z wiadomych względów uniemożliwia prowadzenie bezpośrednich obserwacji, dlatego czarne dziury można badać tylko na podstawie analizy ich oddziaływania na otaczające je gwiazdy i gazy.

 

Czarne dziury są niewyobrażalnie gęste

fot. via Wikimedia Commons

Dlaczego czarne dziury wytwarzają tak potężną grawitację? Ponieważ są niesamowicie gęste - siła grawitacji zależy bowiem od masy obiektu, natomiast w przypadku czarnych dziur ich gigantyczna masa skupiona jest w bardzo malutkim punkcie. Właściwość tę dobrze tłumaczy mechanizm tworzenia się czarnych dziur. Otóż powstają one w wyniku zapadania się gigantycznych gwiazd (dużo większych od słońca). W normalnych warunkach na gwiazdę oddziałują dwie przeciwstawne siły - siła grawitacji, która działa do środka, oraz powstałe w wyniku wysokiej temperatury ciśnienie, które działa na zewnątrz. Obie te siły się równoważą i sprawiają, że gwiazda zachowuje swój rozmiar. Kiedy jednak paliwo jądrowe gwiazdy zaczyna się kończyć, ciśnienie słabnie i górę bierze siła grawitacji, która zasysa gwiazdę do środka, ściskając całą jej materię w stopniu ekstremalnym. Aby uzmysłowić sobie, jak ogromne jest to ściśnięcie, wystarczy powiedzieć, że czarna dziura o masie Ziemi miałaby rozmiar piłeczki pingpongowej.

 

Czarne dziury spowalniają czas

fot. via cowbird.com

Zgodnie z ogólną teorią względności pola grawitacyjne zakrzywiają czasoprzestrzeń. Zakrzywienie to jest tym większe, im większą masę ma obiekt wytwarzający grawitację, oraz im mniejsza jest odległość od takiego obiektu. Oznacza to, że w silnym polu grawitacyjnym zegary chodzą wolniej, dlatego np. zegar umieszczony tuż przy powierzchni Ziemi późni się względem zegara wiszącego na szczycie wieży. W przypadku Ziemi różnice te są jednak minimalne i nieodczuwalne. Co innego natomiast w przypadku czarnych dziur. Czas w ich pobliżu zwalnia wyraźnie, zaś po przekroczeniu tzw. horyzontu zdarzeń - czyli granicy, za którą nie ma już z czarnej dziury ucieczki - zatrzymuje się zupełnie. Dzieje się tak dlatego, ponieważ percepcja czasu uzależniona jest od ruchu w przestrzeni. Gdyby więc komuś teoretycznie udało się znaleźć w czarnej dziurze, to zobaczyłby, że wszystko porusza się w kierunku centrum czarnej dziury z identyczną prędkością, a zatem wszystko wydawałoby się nieruchome i zatrzymane w czasie. Co więcej, czasoprzestrzeń wewnątrz czarnej dziury zakrzywia się do tego stopnia, że współrzędne czasu i przestrzeni zamieniają się miejscami, tzn. że tak jak w normalnych warunkach nie da się uniknąć przyszłości, tak w czarnej dziurze po prostu nie da się uniknąć zetknięcia z jej centralnym punktem, który wszystko zasysa.

 

Czarne dziury zrobią z Ciebie spaghetti

fot. via society6.com

W pobliżu czarnych dziur zachodzi zjawisko, które astrofizycy nazywają „spagetyfikacją” (ang. spaghettification) lub też „efektem makaronu”. Pod tymi kulinarnymi nazwami nie kryje się jednak nic apetycznego. Ilustrują one bowiem to, co dzieje się z materią, która zbliża się do czarnej dziury. Gdyby tą materią był człowiek, to proces ten wyglądałby następująco: zakładając, że człowiek zbliża się do czarnej dziury stopami do przodu, to różnica między siłą grawitacji oddziałującą na jego stopy a siłą działającą na jego głowę byłaby olbrzymia - w związku z tym zostałby on rozciągnięty niczym makaron, a następnie rozerwany w najsłabszym punkcie.