2015-06-19
Autor: nTimes

Czarna Dziura – upiorna otchłań do innych Wszechświatów?

Black-Hole-consuming-Cygnus-X-1

Czy ciekawi Was, co by się stało, gdybyście wpadli do czarnej dziury? Jeśli myślicie, że czekałaby was tylko śmierć, jesteście w błędzie. Spotkałby was o wiele dziwniejszy los.

Czarna dziura to obszar czasoprzestrzeni, którego, z uwagi na wpływ grawitacji, nic nie może opuścić. Nazywa się ją „czarną”, ponieważ całkowicie pochłania wszystko, co znajduje się w jej otoczeniu, nawet światło. Jej granicą jest horyzont zdarzeń – matematycznie zdefiniowana powierzchnia, promień Schwarzschilda, która wyznacza granicę bez powrotu.

Zgodnie z ogólną teorią względności (OTW) Alberta Einsteina, do powstania czarnej dziury niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie wielkiej masy w odpowiednio małej (oczywiście w skali kosmosu) objętości. Dla przykładu: aby Ziemia stała się czarną dziurą jej promień powinien być mniejszy niż 1 cm, zaś Słońce promień mniejszy niż 3 km.

Osobliwość

Roger-Penrose-Stephen-Hawking-thumbOgólna teoria względności przewiduje istnienie we wnętrzu czarnej dziury osobliwości. Jest to miejsce, gdzie krzywizna czasoprzestrzeni staje się nieskończona, a oddziaływanie grawitacyjne staje się nieskończenie silne (Roger Penrose oraz Stephen Hawking).

Znane są mówiące o tym ścisłe dowody matematyczne i dotychczas nie udało się wyeliminować osobliwości z rozwiązań teorii w obecnym jej kształcie. W szczególności samo jej istnienie jest niezależne od definicji układu odniesienia używanego do opisu czarnej dziury. Przypuszcza się, że poszukiwana od lat kwantowa teoria grawitacji rozwiąże ten problem.

Warto nadmienić, że horyzont zdarzeń nie jest żadną osobliwością i przejście przez ową barierę nie jest związane z jakimikolwiek szczególnymi zjawiskami fizycznymi. Rozwiązanie Karla Schwarzschilda co prawda posiada nieciągłość na granicy horyzontu, jest ona jednak usuwalna przez odpowiedni wybór układu odniesienia. Współczesna nauka nie potrafi opisać zjawisk fizycznych zachodzących w osobliwości. W nowych teoriach Wszechświata przypuszcza się, że może to być droga do innych światów.

Drzwi wyjściowe ze Wszechświata lub też monstrualne odkurzacze, które wchłaniają wszystko, co się do nich zbliży – tak mniej więcej mówi się o czarnych dziurach.

Anihilacja informacji

Istnieją teorie, według których przejście obiektu przez horyzont zdarzeń związane jest z całkowitym zniknięciem zawartej w tym obiekcie informacji. Z matematycznego punktu widzenia fakt ten sprowadza się do stwierdzenia, że do opisu czarnej dziury wystarczy podać jej masę, ładunek oraz moment pędu. Dla poszczególnych kombinacji tych trzech wartości sformułowano następujące rozwiązania równań opisujących czarną dziurę:

• Schwarzschilda – tylko masa niezerowa,
• Reissnera-Nordströma – ładunek, masa niezerowa, brak momentu pędu,
• Kerra – masa i moment pędu niezerowy, brak ładunku,
• Kerra-Newmanna – ładunek, masa, moment pędu niezerowe.

Black-Hole-SchwarzschildPrzestrzeń wpada w czarną dziurę Schwarzschilda. Model ten ma solidne podstawy matematyczne, po raz pierwszy odkryte w 1921 roku przez laureata nagrody Nobla Allvara Gullstranda, i niezależnie przez francuskiego matematyka i polityka Paula Painlevé’a, który (co ciekawe) był premierem Francji w 1917 r. i ponownie w 1925 roku.Allvar-Gullstrand-Paul-Painleve

Historyczne interesującym faktem jest, że matematyka czarnych dziur była rozumiana i rozpoznana na długo przed badaniami fizyków. Einstein nie rozumiał, jak działają czarne dziury. Myślał, że według geometrii Schwarzschilda osobliwość znajduje się na ich horyzoncie i że rejony wewnątrz i zewnątrz horyzontu stanowią dwie odrębne czasoprzestrzenie.

Black-Hole-Reissner-NordstromPodczas gdy w geometrii Schwarzschilda przestrzeń spada do osobliwości znajdującej się w centrum czarnej dziury z nieustannie rosnącą prędkością, w geometrii Reissnera Nordströma spowalnia, z powodu odpychania grawitacyjnego, wytwarzanego przez napięcie lub ujemne ciśnienie pola elektrycznego.Hans-Reissner-Gunnar-Nordstrom-thumb

No to wpadamy do Czarnej Dziury

Hipotetyczna sytuacja – wpadacie do czarnej dziury. Okoliczności pozostawmy na inną okazję, pytanie jest jedno – co stanie się teraz? Jeśli uważacie, że czekałaby was pewna śmierć, czy to przez zmiażdżenie, czy też rozszarpanie na kawałki, nie macie racji. To, co by was spotkało, byłoby o wiele dziwniejsze.

W chwili, w której znaleźlibyście się w czarnej dziurze, wasza rzeczywistość rozpadłaby się na dwie odrębne. W jednej natychmiast uleglibyście spaleniu, w drugiej zanurzylibyście się w czarnej dziurze bez szwanku.

Zgodnie z teorią względności grawitacja jest opisywana jako zakrzywienie czasoprzestrzeni. W czasoprzestrzeni zakrzywionej ciała poruszają się po torach, które nazywamy liniami geodezyjnymi. W skrajnych przypadkach oddziaływanie grawitacji może być jednak tak duże, że wszystkie linie geodezyjne wokół danego ciała są liniami zamkniętymi. Oznacza to, że żadna z nich nie wychodzi poza pewien ograniczony fragment objętości przestrzeni, zwany horyzontem zdarzeń.

Horyzont zdarzeń jest strefą, która otacza czarną dziurę. Stanowi granicę czasoprzestrzeni, po której przekroczeniu prędkość ucieczki dla dowolnego obiektu i fali przekracza prędkość światła. I żaden obiekt, nawet światło emitowane z wnętrza horyzontu, nie jest w stanie opuścić tego obszaru. Wszystko, co przenika przez horyzont zdarzeń od strony obserwatora, ulega zniknięciu.

Według teorii Stephena Hawkinga nazywanej Promieniowaniem Hawkinga, czarne dziury mogą emitować promieniowanie dzięki prawom mechaniki kwantowej. Zgodnie z tą teorią po upływie pewnej ilości czasu czarna dziura wypromieniuje swoją masę i zniknie. Im dalej zagłębimy się w czarną dziurę, tym bardziej zakrzywia się przestrzeń, aż w jej centrum staje się nieskończenie zakrzywiona. Ta osobliwość sprawia, że czas i przestrzeń przestają być istotne, a zatem znane nam prawa fizyki przestają obowiązywać.

Co więc się tam znajduje? Inny Wszechświat? Nieświadomość? Tył lustra weneckiego? Tego nie wie nikt.

Black-Hole-Milky-Way-Sagittarius-A-Chandra

Sagittarius A* (w skrócie Sgr A*) to obiekt astronomiczny w centrum Drogi Mlecznej. Na podstawie badań gwiazdy S2 jest uważany przez astronomów za supermasywną czarną dziurę o masie około 4,31±0,06 milionów mas Słońca (na zdjęciu wykonanym przez teleskop Chandra widzimy niezwykle jasny rozbłysk promieniowania Rentgenowskiego). Badania wskazują również, że czarna dziura zwiększyła swoją masę 2 do 4 razy w ciągu ostatnich 5-10 miliardów lat poprzez pochłanianie pobliskich gwiazd.

Największe znane Czarne Dziury

LpNazwaMas Słońca *GwiazdozbiórUwagi
1S5 0014+81340.000.000.000Cefeusz(A)
2SDSS J102325.31+514251.033.100.000.000Wielka Niedźwiedzica
3H1821+643 (1)30.000.000.000Smok(B)
4APM 08279+525523.000.000.000Ryś(C)
5NGC 488921.000.000.000Warkocz Bereniki(D)
6Klaster Feniksa (2)20.000.000.000Feniks(E)
7SDSS J074521.78+734336.119.500.000.000
8OJ 28718.000.000.000Rak(F)
9SDSS J08019.69+373047.315.140.000.000
10SDSS J115954.33+201921.114.120.000.000Warkocz Bereniki
Adnotacje do tabeli: * Słońce = 1. (1) Czarna Dziura centralnego kwazara H1821+643 (2) Czarna Dziura Klastra (Gromady) Feniksa SPT-CLJ2344-4243 (A) Istnieją przypuszczenia, że promieniowanie wokół osi strumienia tworzy złudzenie optyczne o bardzo wysokiej jasności; tym samym możliwe jest przeszacowanie masy czarnej dziury. (B) Najbliższy Klaster Galaktyk, posiadająca w swoim środku kwazar. Średnica tej czarnej dziury to około 172 miliardów km, 28 razy większa od średnicy orbity Plutona. (C) Jeden z najodleglejszych obiektów kosmicznych - znajduje się aż 12 miliardów lat od Ziemi. (D) Najbardziej zbliżona prawdopodobna masa (oszacowanie waha się od 6 miliardów do 37 miliardów). (E) W jego centrum znajduje się gromada masywnych galaktyk z Czarną Dziurą, która nieustannie rośnie z prędkością 60 mas Słońca rocznie. (F) Galaktyka aktywna z grupy lacertyd w odległości 3,5 miliarda lat świetlnych od Ziemi.

Źródło danych tabeli: Wikipedia

You need to install or upgrade Flash Player to view this content, install or upgrade by clicking here.

Ta superrealistyczna podróż w głąb Czarnej Dziury to bazująca na ogólnej teorii względności magneto-hydrodynamiczna symulacja dysku akrecyjnego i dżetów, wykonana przez Johna Hawleya na super-komputerze Uniwersytetu w Wirginii (USA).

Black-Hole-Realistic-Journey-Legend

12

SKOMENTUJ

Zaloguj się i napisz komentarz.

Poznaj Chiny

Artykuły w Kategoriach:

Ziemia Nocą

Teleskop Hubble'a