czarna dziura

advertisement
CZARNA DZIURA
Jest takie powiedzenie: „Co leci do góry, musi spaść”. Nie jest to prawdą. Jeśli się coś rzuci
naprawdę mocno, może nie spaść. Jeśli coś poleci dość szybko, może w ogóle opuścić
Ziemię. Poleci jeszcze szybciej i pokona silne przyciąganie Słońca. Poleci naprawdę szybko,
a umknie przyciąganiu miliardów gwiazd naszej galaktyki, drogi mlecznej. Jest jednak jeden
obiekt, którego przyciąganie jest tak silne, że nigdy nie da się przed nim uciec, choćby się
leciało z prędkością światła. Poznajmy potwora. To czarna dziura. Potrafi ona rozerwać
gwiazdę, która się zbyt blisko niej znalazła. Wszystko co się zbliży, zginie. Trudno uwierzyć,
że coś mogło by zniszczyć dużą planetę lub gwiazdę. Wyobraźmy sobie to. Umieśćmy czarną
dziurę obok gwiazdy. Od razu zaczyna ją rozrywać. Taka gwiazdą mogło by być nasze
Słońce. Rozszarpywana jest przez czarną dziurę. W takiej skali nasza Ziemia jest nie większa
od kamienia. Czy mielibyśmy jakąkolwiek szansę?
Czarna dziura tkwi w samy środku dysku, jest milion razy mniejsza od gwiazdy. A
wyobraźcie sobie co potrafi. Co nadaje czarnej dziurze tę moc? Grawitacja. To siła
utrzymująca nas na powierzchni Ziemi. Jeśli coś jest odpowiednio ciężkie, przyciąga się do
siebie. Ziemi jest ciężka. Aby się oderwać od naszego małego globu trzeba wystartować
rakietą lub promem kosmicznym. Przyciągnie ziemskie wydaje się takie potężne.
Wyobraźmy sobie działanie Słońca. Słońce to waga ciężka układu słonecznego. Milion
kilometrów średnicy. Wydaje się że Słońce jest duże? Zastanówmy się nad tym raz jeszcze.
Istnieją olbrzymie gwiazdy. Ich przyciąganie oszałamia. W porównaniu z czarna dziurą
gwiazda 100 razy większa od naszego Słońca, nie ma z nią żadnych szans.
Czarna dziura wazy tyle co gwiazda, ale została wciśnięta w obszar zaledwie paru
kilometrów. Grawitacja czarnej dziury jest gigantyczna. Nic się z niej nie wymknie. Co
stworzyło takiego potwora? Śmierć gwiazdy.
Wyobraźmy sobie gwiazdę 100 razy większą od Słońca i 1000 razy jaśniejszą. Podczas
śmierci gwiazdy, górne warstwy są wyrzucane w górę, a jądro zgniatane do środka. Miliardy
ton materii gwiezdnej, ściskane są tak długo aż cała gwiazda zostanie wciśnięta w obszar paru
kilometrów. Na szczątkach umierającej gwiazdy rodzi się czarna dziura. W naszej galaktyce
nowa czarna dziura powstaje co 1000 lat. Nie wydaje się to często, ale pamiętajmy, że
galaktyka istnieje już dość długo. Gwiazdy wybuchają jak fajerwerki. Czarna dziura nigdy nie
ginie. Wszystkie które kiedyś powstały wciąż tam gdzieś są. Powinno ich być około 10
milionów. Pytanie brzmi, tylko gdzie?
Astronomowie zaczęli polować na nie, pożerające gwiazdy. Dzięki teleskopom w kosmosie
wykrywamy ich coraz więcej. Czarne dziury rozrywają wszystko co napotykają. Większa z
nich jest daleko, odkryliśmy je, bo się posilają. A co z tym co teraz śpią? Gdzie miliony
czarnych dziur wędrujących po galaktyce? Ukrywają się na ciemnym tle kosmosu.
Istnieje wszakże sposób wykrycia choćby najczarniejszej dziury. Zdradza je światło. Siła
ciążenia czarnej dziury jest potężna, ma wpływa na wszystko. Może ugiąć światło. Kiedy
czarna dziura przechodzi dokładnie na tle gwiazdy. Światło tej gwiazdy ugina się, demaskując
czarną dziurę.
Zgodnie z ogólną teorią względności grawitacja jest opisana jako zakrzywienie
czasoprzestrzeni. W czasoprzestrzeni zakrzywione ciała, poruszają się po torach, które są
liniami o ekstremalnej długości spośród wszystkich możliwych łuków łączących żądane
punkty. Linie takie nazywamy geometrycznymi. Obliczenie długości należy przeprowadzić w
pełnej przestrzeni czterowymiarowej (czasoprzestrzeni), posługując się zależnym od
grawitacji tensorem metrycznym, zaś przez długość linii należy rozumieć sumę interwałów
czasoprzestrzennych wzdłuż toru cząsteczki. W skrajnych przypadkach, oddziaływanie
grawitacji może być tak duże, że wszystkie linie geodezyjne wokół danego ciała są liniami
zamkniętymi. Żadna z nich nie wychodzi poza pewien geometryczny fragment objętości
przestrzennej zwanej horyzontem zdarzeń. Czarna dziura jest obiektem, który znajduje się
wewnątrz własnego horyzontu zdarzeń.
Istnieje także coś takiego jak „supermasywna czarna dziura”. Jest to czarna dziura o masie
rzędu milionów, a nawet miliardów mas Słońca. Czarne dziury tego typu mogą powstawać w
dwojaki sposób: przez powolną akrecję materii (poczynając od rozmiarów typowych dla
zwykłej gwiazdy) lub bezpośrednio w wyniku grawitacyjnego zapadnięcia się
niejednorodności materii, jakie tworzyły się po Wielkim Wybuchu. W przypadku pierwszego
sposobu potrzebny jest długi czas i znaczna ilość dostępnej materii, by czarna dziura mogła
się powiększać.
Przypuszcza się, że większość o ile nie wszystkie galaktyki mają w swoim centralach
suprermasywne czarne dziury. Bezpośrednie pomiary przesunięć dopplerowskich dla materii
otaczającej jądro pobliskich galaktyk dowiodły, że musi się ona poruszać z bardzo dużymi
prędkościami, co można wytłumaczyć jedynie wysoką koncentracją materii w centrum.
Wedle obecnej wiedzy jedynym obiektem, który może skupić taką ilość materii w tak małym
obszarze jest czarna dziura. W przypadku dalej położonych galaktyk aktywnych, szerokość
obserwowanych linii spektralnych powiązana jest z masa czarnej dziury zasilającej aktywne
jądro galaktyki. Uważa się, że takie supermasywne czarne dziury w centralach galaktyk są
swojego rodzaju „silnikami” zasilającymi aktywne obiekty, takie jak galaktyki Seyfera czy
kwazary.
Sagittarius A jest prawdopodobnie supermasywną czarna dziurą znajdującej się w centrum
Drogi Mlecznej.
Download
Random flashcards
Motywacja w zzl

3 Cards ypy

Create flashcards