Czym jest czarna dziura?
Na początek należy wskazać, że czarne dziury były badane bardzo słabo iw większości na poziomie teoretycznym. Do 2019 roku ludzkość miała jedynie wiedzę teoretyczną. Jednak 10 kwietnia tego samego roku naukowcom udało się wykonać pierwsze zdjęcie rentgenowskie supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki Messier 87 (M87).
Co to jest czarna dziura
Krótko mówiąc, czarna dziura jest najcięższym i jednocześnie najmniejszym ze wszystkich możliwych obiektów we wszechświecie.
Czarna dziura to obiekt w przestrzeni kosmicznej, w którym skompresowana jest ogromna ilość materii. Aby z grubsza zrozumieć skalę kompresji - wyobraź sobie gwiazdę, która jest 10 - 100 - 1 000 000 razy większa od Słońca i skompresowana w kulę o średnicy regionu Kijowa. W wyniku niesamowitej gęstości powstaje silne pole grawitacyjne, z którego nie może uciec nawet światło.
Dlaczego tak się nazywają czarne dziury?
W tej chwili wiadomo, że czarne dziury mają niewyobrażalną grawitację, tak silną, że nawet tak drobne cząstki jak fotony (widoczne cząstki światła) nie mogę przezwyciężyć jej siły przyciąganie i przez chwilę poruszają się z prędkością światła. Właśnie ze względu na to, że światło nie odbija się (a dokładniej nie może pokonać siły grawitacji) od powierzchni, na zewnątrz „czarne dziury” pozostają ciemnymi obszarami dla wszelkich istniejących urządzeń obserwacyjnych, co wcale nie oznacza, że powierzchnia czarnej dziury jest czarna, tylko z zewnątrz niewidoczna, paradoks i daleka od jedynej!
Nazywa się obszar przestrzeni wokół czarnej dziury, poza którą materia i żadne cząstki, w tym kwanty światła, nie mogą się przebić (powrócić). Będąc pod horyzontem zdarzeń, dowolny obiekt, ciało, cząstka będzie się poruszać, istnieć tylko w czarnej dziurze i nie będzie w stanie uciec poza horyzont zdarzeń. Zewnętrzny obserwator znajdujący się poza horyzontem zdarzeń nie może obserwować tego, co dzieje się wewnątrz.
Z horyzontem wydarzeń to nie w porządku po prostu dzięki efektom kwantowym emituje energię (strumień gorących cząstek) do wszechświata. Efekt ten znany jest jako promieniowanie Hawkinga i to dzięki niemu teoretycznie czarna dziura może przestać istnieć (stopniowo wyparowuje promieniującą energię) i zamienić się w wymarłą gwiazdę. To stwierdzenie jest prawdziwe w fizyce kwantowej, gdzie materia może poruszać się przez tunelowanie, pokonując przeszkody, których nie można pokonać w normalnych warunkach.
Nie wiadomo na pewno, co dzieje się z materią, gdy przyciągają ją siły grawitacyjne czarnej dziury i przekracza ona horyzont zdarzeń.Z teoretycznego punktu widzenia prawdopodobne jest, że ciało/materia po przejściu horyzontu zdarzeń popada w tzw. osobliwość, a wcześniej ulega zniszczeniu pod wpływem sił grawitacyjnych.
Osobliwość grawitacyjna to punkt w czasoprzestrzeni, w którym znane nam prawa fizyki najprawdopodobniej nie działają lub działają inaczej. Na przykład wielkości opisujące grawitację w warunkach normalnych, w warunkach osobliwości, mogą być nieskończone lub nieokreślone.
Dlaczego na zdjęciu widać poświatę wokół czarnej dziury?
Obejrzyj ten film na YouTube
Na pierścieniach akrecyjnych czarnej dziury
Blask wokół czarnej dziury nie jest efektem specjalnych programów Photoshop ani komputerowych. Na mocy praw przyciągania czarne dziury przyciągają do siebie wszystko, co wpada w strefę ich grawitacji. Może to być gaz, pył i inne substancje. W tym przypadku materia, będąca przedmiotem przyciągania czarnej dziury, nie od razu opada na jej powierzchnię, ale zaczyna obracać się po orbicie kołowej. Podczas rotacji nagrzewa się z powodu kolosalnej prędkości i tarcia oraz emituje promieniowanie rentgenowskie, promieniowanie. Pozorna rotacja świetlistej materii nazywana jest dyskiem akrecyjnym i dokładnie to pokazano na zdjęciu czarnej dziury na początku artykułu.
Jakie są inne sposoby wykrywania czarnych dziur?
Teleskopy badające czarne dziury przyglądają się otoczeniu, w którym materia znajduje się bardzo blisko horyzontu zdarzeń. Substancja jest podgrzewana do milionów stopni i świeci promieniami rentgenowskimi. Ogromna grawitacja czarnych dziur zniekształca również samą przestrzeń, dzięki czemu można zobaczyć efekt niewidzialnego przyciągania grawitacyjnego na gwiazdy i inne obiekty.
