Definicja czarnej dziury jest bardzo mglista. Cóż może znaczyć stwierdzenie, że jest ona obszarem czasoprzestrzeni, którego nic nie może opuścić włącznie ze światłem? Mimo to zjawisko powstawania czarnych dziur intryguje i budzi pytania. Oto garść ważnych faktów na ten temat.
Czarną dziurę określa się jako obszar przestrzeni z bardzo silną grawitacją, która wpływa nie tylko na obiekty posiadające masę, ale też np. promienie światła. Przypuszcza się, że znajdują się one w centrum niemal każdej galaktyki, ale też w miejscach, gdzie obok siebie znajdują się dwie bliskie sobie gwiazdy. Istnienie takich obiektów rozważali już w XVIII w. John Michell i Pierre Simon de Laplace. Bardzo duże znaczenie miała też ogólna teoria względności Alberta Einsteina. Samą nazwę ‘czarna dziura’ zaproponował w 1969 r. John Wheeler.
Czarna dziura może powstać wówczas, gdy w gwieździe o bardzo dużej masie wyczerpie się paliwo jądrowe. Wytwarza się wówczas niebywale silne pole grawitacyjne. Według teorii Alberta Einsteina w ekstremalnie silnym polu grawitacyjnym dochodzi do spowolnienia czasu z punktu widzenia obserwatora i zakrzywienia geometrycznych cech przestrzeni. Dążąca do nieskończoności grawitacja nie jest już równoważona przez ciśnienie o skończonej wartości i gwiazda zapada się do wewnątrz, co powoduje powstanie czarnej dziury.
To właśnie pole grawitacyjne działa w ten sposób, że pochłania zarówno materię, jak i promieniowanie. Największym utrudnieniem jest właśnie to, że czarnej dziury nie da się obserwować bezpośrednio – czyni się to jednak na podstawie przyciągania przez nią pyłu i gazu z przestrzeni międzygwiezdnej (dysk akrecyjny).
Z czarnymi dziurami związane jest pojęcie „horyzontu zdarzeń”. Oznacza ono rodzaj granicy w czasoprzestrzeni, po której przekroczeniu żaden obiekt, nawet światło emitowane z wnętrza horyzontu zdarzeń, nie posiada możliwości opuszczenia wnętrza obszaru. To, co przekracza horyzont zdarzeń, patrząc od strony obserwatora, znika bez powrotu. Twierdzi się więc, że czarna dziura stanowi wyjątkowy rodzaj obiektu, który znajduje się wewnątrz swojego własnego horyzontu zdarzeń. Nie da się z niej wydostać.
Okazuje się, że czarne dziury mają nie tylko swój początek, ale i koniec. Oto garść ważnych faktów na temat tych fascynujących obiektów astronomicznych.
Nie możemy tego zweryfikować, ale wielu astronomów sądzi, że masa czarnej dziury może być równa milionom mas Słońca. Co do zasady czarne dziury mają takie masy jak bardzo duże gwiazdy, ale ich cechą charakterystyczną jest to, że nie świecą. Wyróżnia się w szczególności dwa rodzaje takich obiektów:
W 2019 roku naukowcy prowadzący badania w ramach programu naukowego „Teleskop Horyzontu Zdarzeń” opublikowali po raz pierwszy obraz czarnej dziury z galaktyki M87. To pierwsze wizualne potwierdzenie tego, że czarne dziury istnieją. Uzyskanie tego obrazu było możliwe dzięki temu, że program umożliwia synchronizację teleskopów na całej naszej planecie, co skutkuje powstaniem czegoś na wzór ogromnego teleskopu o wielkości całej Ziemi.
Istnieje możliwość łączenia się czarnych dziur. Dochodzi do niego wówczas, gdy dwa takie obiekty zderzą się czołowo. Wówczas powstaje z nich jedna czarna dziura. Czy czarne dziury są wieczne? Okazuje się, że nie – może dojść do ich wyparowania.
Spekuluje się, że we wnętrzu czarnej dziury istnieje punkt, w którym krzywizna czasoprzestrzeni przechodzi w nieskończoność, grawitacja zaś staje się nieskończenie silna. W miejscu tym tracą znaczenie wszystkie prawa fizyki. Istnienie tej osobliwości spędza sen z powiek fizykom.
Fot. Geralt/Pixabay
