Čierne diery: ich vzostup a pád
Čierne diery patria k najzvláštnejším existujúcim objektom vôbec, kde sa tu však vzali? Má ich existencia nejaký zmysel? A čo sa stane, keď do jednej spadnete? Poďme sa na to spoločne pozrieť!
Hviezdy sú hmotné telesá tvorené prevažne z atómov vodíka, ktoré vznikli kolapsom ohromných mrakov plynu pôsobením vlastnej gravitácie. V ich jadrách dochádza k jadrovej fúzii vodíkových jadier za vzniku hélia, pričom sa do priestoru uvoľňuje ohromné množstvo energie. Táto energia vo forme žiarenia pôsobí proti gravitácii a udržuje tak medzi týmito dvoma silami krehkú rovnováhu. Pokým v jadre bude prebiehať fúzia, dovtedy bude hviezda stabilná. Ale u hviezd s oveľa väčšou hmotou ako má naše Slnko vzniká v ich jadrách fúzia pevnejších častíc vďaka pôsobeniu tlaku a tepla až do tej doby, pokým nevznikne železo. Na rozdiel od prvkov, ktoré vznikli pred ním (kremík, kyslík, neón, uhlík, hélium a vodík), železo vzniká pri fúzii, ktorá nevytvára žiadnu energiu. Železo sa hromadí v centre hviezdy, pokým nedosiahne kritické množstvo a rovnováha medzi žiarením a gravitáciou sa náhle naruší. Tu prichádza fáza, kedy jadro začne kolabovať. V zlomku sekundy nastáva implózia.
Aby ste sa nezamotali, tak v stručnosti implózia je opakom explózie. Je to jav, kedy sa objekt (v našom prípade hmota) zrúti do vlastného objemu. Rýchlosťou svetla sa jadro „kŕmi“ ďalšou hmotou. Toto je jedinečný okamih, kedy vznikajú všetky ťažšie prvky vo vesmíre, kde hviezda zomiera v prekrásnej explózii supernovy. Výsledkom je neutrónová hviezda alebo v prípade, že má dostatočnú hmotu – celá táto hmota kolabuje do čiernej diery.
Horizont udalostí
Keby ste sa pozreli na čiernu dieru, to, čo by ste skutočne videli, by bol horizont udalostí. Hocičo, čo prekročí horizont udalostí, by muselo cestovať rýchlejšie ako rýchlosť svetla, aby z nej uniklo. Inými slovami z nej neunikne ani samotné svetlo, preto vidíme čiernu, nič neodrážajúcu guľu. Ale ak je horizont udalostí “čiernou“ časťou, čo je potom “dierou“ v čiernej diere? Jedným slovom singularita.
Doposiaľ si vedci nie sú istí, čo to presne je. Singularita môže byť nekonečne hustá, čo znamená, že všetká hmota je nahromadená do jedného jediného bodu v priestore, ktorý nemá povrch alebo objem. Alebo celkom niečo úplne iné, zatiaľ to však nevieme. Často sa vraví, že čierne diery vťahujú veci do seba podobným spôsobom ako vysávač, avšak toto je lož. Ak by sme vymenili naše Slnko za čiernu dieru s rovnakou hmotnosťou a veľkosťou, pre Zem by sa nič nezmenilo okrem toho, že by sme všetci okamžite zamrzli.
Pád do čiernej diery
Čo by sa vám stalo, keby ste spadli do čiernej diery? V okolí čiernych dier je odlišné vnímanie času. Z vonku to vyzerá, ako keby ste pri približovaní k horizontu udalostí náhle spomaľovali, takže čas pre vás plynie omnoho pomalšie. V určitom bode by to vyzeralo, ako keby ste zamrzli v čase, pomaly sa sčervenali a zmizli. Avšak z vašej perspektívy by ste mohli sledovať zvyšok vesmíru akoby s rýchlym pretáčaním dopredu. Mohli by sme to prirovnať k pohľadu do budúcnosti. Zatiaľ však nevieme, čo by sa stalo ďalej, ale mohla by to byť jedna z dvoch vecí.
Prvá: vaša smrť bude celkom zdĺhavá. Čierna diera zakrivuje priestor tak veľmi, že ak raz prekročíte horizont udalostí, existuje iba jeden možný smer. Hmota čiernej diery je tak koncentrovaná, že v určitom bode akákoľvek malá vzdialenosť dokonca aj pár centimetrov bude mať za následok to, že gravitácia bude pôsobiť miliónkrát násobnou rozdielnou silou. Vaše bunky sa začnú trhať, vaše telo sa začne viac a viac naťahovať, až kým sa nestanete horúcim prúdom plazmy širokým ako jeden atóm. Tento jav sa nazýva aj ako špagetizácia. Druhá: zahyniete veľmi rýchlo. Hneď po prekročení horizontu udalostí narazíte na ohnivú stenu a budete okamžite zničení.
To, ako rýchlo zomriete, závisí od hmotnosti čiernej diery. Menšia čierna diera vás zabije ešte predtým, ako dosiahnete horizont udalostí, zatiaľ čo vo vnútri supermasívnej čiernej diery by ste pravdepodobne mohli cestovať pomerne dlhý čas. V skratke platí zásada, že čím ďalej ste od singularity, tým dlhšie žijete. Čierne diery majú rôzne veľkosti. Existujú čierne diery o hmotnosti hviezdy s hmotou niekoľkonásobku nášho Slnka a aj s priemerom asteroidu. A nakoniec existujú aj supermasívne čierne diery, ktoré sa nachádzajúcu v srdci každej galaxie. Najväčšia známa čierna diera v súčastnosti je S5 0014+81 s hmotnosťou 40 miliard-násobku nášho Slnka. Hoci sa čierne diery považujú za nesmrteľné, nakoniec sa vyparia v procese známom ako Hawkingovo žiarenie.
Hawkingovo žiarenie
Aby sme pochopili, ako to funguje, musíme sa pozrieť na prázdny priestor, ktorý však nie je v skutočnosti prázdny, ako si myslíme, ale naplnený virtuálnymi časticami. Podľa kvantovej mechaniky je vesmír vyplnený virtuálnymi časticami a antičasticami, ktoré sa konštantne zhmotňujú v pároch, rozdelia sa a spoja, čím sa navzájom zničia. V prítomnosti čiernej diery jedna časť virtuálnej častice bude vtiahnutá do čiernej diery a zanechá druhú časť bez partnera, s ktorým by sa zničila, a preto utečie a stane sa skutočnou časticou. Tak čierna diera stráca energiu. Spočiatku sa to deje nesmierne pomaly, avšak postupne sa tento proces zrýchľuje tým, ako sa čierna diera zmenšuje. A nakoniec zmiznú v podobe gigantickej explózií. Toto umožní časticiam a radiácií utiecť z nekonečného väzenia – čiernej diery. Tento proces trvá tak dlho, že keď sa vyparí posledná čierna diera, nebude tu nikto, kto by bol toho svedkom.
Po nepredstaviteľnom časovom úseku sa aj čierne diery nakoniec vyparia a vesmír nebude nič než more fotónov postupne smerujúcich k rovnakej teplote, zatiaľ čo expanzia vesmíru ich chladí k absolútnej nule. Akonáhle sa posledné pozostatky hviezd rozložia a všetko sa dostane na rovnakú teplotu, priebeh vesmíru konečne nadobudne svoj koniec a čas sa stane bezvýznamným. Po prvýkrát bude vesmír stály a nemeniaci.
Zaujala vás tato téma? Dozvedeli ste sa niečo nové alebo ani nie?
Zdroje: youtube.com, youtube.com
Zdroj titulného obrázka: Legendary Pictures/Warner Bros. Pictures
