Crne rupe nas intrigiraju i ispunjavaju strahom. Sama epitoma haosa i kolapsa rođena nasiljem završavaju svoje dane u miru.
Šta su crne rupe? Kako se formiraju? Od čega su napravljeni? Gde idu? Ovo su neka od uobičajenih pitanja ljudi koji razmišljaju ili govore o velikim progoniteljima Univerzuma.
Definicija crne rupe
Crne rupe su općenito definisane kao “mjesto u prostoru gdje gravitacija vuče toliko da čak i svjetlost ne može izaći.” Gravitacija je toliko snažna jer je materija stisnuta u mali prostor “. – NASA.
Kako svjetlost ne može da izbjegne gravitaciju rupa, čini se potpuno crnom – otuda ime. Međutim, oni se mogu “vidjeti” sa nekim posebnim “jigger-pockery” podataka prikupljenih iz širokog spektra teleskopa.
Kako su napravljene crne rupe i šta uzrokuje crnu rupu?
Oblici crnih rupa zavise od njihovog tipa i porijekla.
Trenutna teorija sugeriše da su male crne rupe (neke male kao atom, ali sa masom velike planine) vjerovatno formirane u prvim sekundama svemira.
Crne rupe zvijezda (oko 20 naših Sunca) nastaju kada se masivne zvijezde sruše na sebe. Ovaj proces zakrivljuje prostor-vrijeme.
Ovo se dešava tokom događaja supernove kada masivne zvezde eksplodiraju nevjerovatno nasilno.
Smatra se da se formiraju supermasivne crne rupe (otprilike 1 milion masa našeg Sunca), kako se formira galaksija u kojoj žive.
Horizont događaja
Horizont događaja crne rupe je njena granica. Ovo je tačka u kojoj gravitaciona sila precizno prevladava sposobnost svjetla da pobjegne od poteza crne rupe.
To je doslovna tačka bez povratka – ne možete izbjeći iz nje.
Bar je to bilo tradicionalno gledište. Profesor Stephen Hawking, tokom svog života, bio je nepokolebljiv da se definicija crne rupe mora promjeniti.
U njegovom umu, on je vjerovao da horizonti događaja, kako ih tradicionalno shvataju, zapravo i ne postoje. Oni su, zapravo, “očigledni horizonti” na ivici crnih rupa, gde kvantna mehanika poludi.
Ovdje, kao i svugde drugdje, virtualne čestice se pojavljuju i gube, što dovodi do toga da horizont oscilira što ga čini više trepavim, rastućim i smanjivim neredom.
Ovi “vidljivi horizonti” takođe predstavljaju tačku u kojoj kvantni efekti stvaraju tokove vrućih čestica koji zrače unazad u svemir – tzv. Hokingovo zračenje. Smatra se da će ovo na kraju dovesti do toga da crna rupa izrači svu svoju masu i nestane.
Šta je singularnost?
Singularnost ili gravitaciona singularnost predstavlja tačku u samom centru crne rupe. To je jednodimenzionalna tačka koja sadrži ogromne količine mase u beskrajno malom prostoru.
Ovde gravitacija i gustina postaju beskonačni, vremenski krivini beskrajno i smatra se da se zakoni poznate fizike više ne primjenjuju.
Kip Thorne, eminentni američki fizičar, opisuje ga kao “tačku gde se svi fizički zakoni gube”.
Kako izgleda crna rupa?
Kako svjetlost ne može da pobjegne kada se proširi kroz horizon crne rupe, ona se u stvari ne mogu videti u tradicionalnom smislu. Međutim, možemo dokazati njihovo postojanje od njihovih efekata na druga tiiela u prostoru (kao Sunce i gasni oblaci).
Možda će uskoro biti moguće otkriti granicu horizonta događaja oko crne rupe – umjesto Hokingovog zračenja koje izlazi iz nje.
Šta bi vam se dogodilo ako se padnete u crnu rupu?
Sve dok je to supermasivna crna rupa, ne biste osjećali ništa jer bi ste bili u slobodnom padu (ono što je Ajnštajn jednom nazvao “najsrećnijom mišlju”). Postojali biste, a onda neizbežno ne biste, vaša masa bi se dodala u uvijek gladni dio crne rupe.
Međutim, za posmatrača, to je vrlo različita priča.
Dok pristupate horizontu događaja, izgleda da ćete odmah ubrzati, proširiti i iskriviti.
Zanimljivo je da ćete se sporije kretati što ste bliže horizontu dok se ne zamrznete (kao na pauzi).
Sada za zabavnim bacanjem, dok ostajete tamo nepomični, počećete da se protežite preko površine horizonta, a kada počnete da se zagrejete, takođe ćete izgledati redredjiviji i crveniji.
Tada ćete početi polako da obrišete dok se proširite preko zakrivljenog prostora-vremena crne rupe. Čini se da će se vrijeme zaustaviti i vatra Hokingovog zračenja će vas vjerovatno ugroziti.
Konačno, smanjili biste se na pepeo prije nego što se vaši posmrtni ostaci pojavljuju u apsolutnom mraku crne rupe.
Spektakularna scena, za neke grozna, ali ona koju nikada ne biste videli.
Za manje crne rupe izvršavate proces koji se obično naziva “špagetifikacija”. Ovo je veoma različita, i nešto uznemirujuća priča.
Šta je u centru crne rupe?
U centru crne rupe je nešto što se naziva gravitacijska singularnost, ili singularnost na kratko. Ovdje gravitacija i gustina su beskonačni, a prostor-vrijeme se proteže u beskonačnost.
Ovo je konačna destinacija za sve što se suviše približava crnoj rupi i nestaje u horizontu događaja.
Samo ono što je fizika u ovom trenutku u crnoj rupi niko ne može reći sigurno.
Šta je najbliža crna rupa Zemlji?
Najbliže crne rupe koje su otkrivene na Zemlji su nekoliko hiljada svjetlosnih godina od nas. Na ovoj udaljenosti, ove crne rupe neće imati uticaj na našu planetu ili na njenu okolinu.
Do danas, najbliža crna rupa, zvana V616 Monocerotosis, udaljena je 3000 svetlosnih godina i ima masu oko 9-13 puta veću od života Sunca. Sledeći najbliži je Cygnus X-1 (oko 6000 svetlosnih godina sa masom od 15 sunca).
Sledeće je GRO J0422 + 32, što je zapravo jedan od najmanjih i još otkrivenih i otprilike 7,800 svetlosnih godina.
Koliko znamo za najbližu supermasivnu crnu rupu, Sgr A, sjedi usred naše kućne galaksije – Mlečnog puta. Ovo čudovište je otprilike 27.000 svetlosnih godina daleko od nas.
Možete ga naći u približnom pravcu konstelacije Sagora. Njena ogromna gravitacija trenutno je zauzeta rušenjem okolnih zvijezda, dodajući njihovu masu sopstvenoj.
Procjenjuje se da je supermasivna crna rupa naše galaksije nekoliko miliona puta – približno 4.1 miliona masa našeg Sunca. Ali ne brinite, njena ogromna distanca od nas direktno ne utiče na naš solarni sistem – bar još uvijek.
Smatra se da će se oko 4 milijarde godina naša galaksija srušiti sa našom susjednom galaksijom Andromedom. Kada se to dogodi zvezde i njihove crne rupe će se pomešati u novu mješanu galaksiju.
Zvijezde će početi da se miješaju u orbite jedne druge, vjerovatno će ih poslati u čekanje i uvijek gladne, čeljusti dvije supermasivne crne rupe. Ovo će vjerovatno pratiti smrtnu kaznu za mnoge zvijezde.
Još uvijek ne brinite, Sunce će vjerovatno doći do kraja svog života mnogo prije nego što se ovo desi.
Koliko dugo traje da bi crna rupa umrla?
Životni vijek crne rupe varira u zavisnosti od njene mase. Možete samo zaista znati provjeravajući kvantne teorijske kalkulacije polja u snažno zakrivljenom prostoru da biste saznali – što je složeno, što je najmanje.
Kao opšte pravilo, gubitak mase od Hokingovog zračenja dolazi sa različitim stopama u odnosu na “veličinu” crne rupe. Zanimljivo je da manje masene crne rupe otpuštaju masu brže od većih.
To je zbog toga što je krivina koju stvaraju u svemiru intenzivnija oko njihovih horizonata događaja. Ali čak i tako, potrebno je veoma, veoma dugo vremena.
Kao primjer, procenjuje se da će za crnu rupu mase Sunca trajati 10 ^ 67 godina da potpuno ispari. Za veće crne rupe u Univerzumu, trebalo bi da bude nevjerovatnih 10 ^ 100 godina.
Ove cifre su mnogo duže od procijenjene starosti našeg Univerzuma, 13,8 puta 10 ^ 9 godina, ali to nije zauvijek. To znači na kraju dana, kada su sve zvijezde i planete već dugo nestale, crne rupe će dominirati i na kraju će nestati.
Koliko ima crnih rupa u svemiru?
Koliko je dugačak komad žica? Koliko zrna peska ima na plaži? Koliko je zvijezda u Galaksiji? Ova pitanja su skoro pa nemoguće odgovoriti.
Isto važi i za broj crnih rupa u Univerzumu, toliko ih je da se ne možete nadati da ih izbrojite.
Čak iako smo pokušali da ih prebrojimo, nikada nećemo dobiti pravi odgovor jer će veliki dio Univerzuma biti zauvijek zaklonjen sa našeg gledišta. Ako je takav pokušaj napravljen, prvo bi trebalo da ograničimo brojanje na “naš Univerzum” ili što se tačnije naziva “Opažajni Svemir”.
Međutim, možemo napraviti neke obrazovne pretpostavke.
Crne rupe zvjezdane mase formiraju se iz supernove velikih zviiezda. Samo naš Mliječni put sadrži oko 100 milijardi zvijezda i otprilike jedna na svakih hiljadu zvezda je dovoljno velika da stvori crnu rupu kada umre.
Ovo bi trebalo da znači da bi u našoj galaksiji bilo čak 100 miliona crnih rupa zvjezdanih razmera. Ali ovaj broj se povećava svake sekunde koja prolazi.
Smatra se da se nove crvene rupe iz nove magline formiraju jednom svake sekunde.
Ako govorimo o supermasivnim crnim rupama, one teže da vrebaju u centar galaksija. U našoj lokalnoj svemirskoj oblasti nalazi se oko 100 milijardi supermasivnih crnih rupa ili slično.
Kako je moguće otkriti crnu rupu?
S obzirom na prirodu ovih nebeskih fenomena, zapravo nije moguće direktno posmatrati ih sa teleskopima koji se oslanjaju na rendgen, svjetlost ili bilo koji drugi oblik EM zračenja.
Umjesto toga, da bi ih pronašli ili otkrili zahtijeva malo bočnog razmišljanja. Može se utvrditi njihovim gravitacijskim utjecajem na druge stvari u blizini i objekte.
Klasičan primjer bi bio ako crna rupa prođe kroz međuzvjezdani oblak. Ovaj događaj privlači materiju prema unutrašnjosti crne rupe u procesu poznat kao akretiranje.
Zvijezde se takođe mogu odvojiti od svog ‘normalnog’ kretanja ako prolaze blizu crne rupe ili, naravno, mogu biti razdvojene.
U drugom scenariju, zvjezdana materija se ubrzava dok se kreće prema crnoj rupi i emituje rendgenske zrake u svemir.
“Nedavna otkrića nude neke izvanredne dokaze da crne rupe imaju dramatičan uticaj na susjedstva oko njih – emituju snažne burne gama zrake, izgaraju okolne zvijezde i podstiču rast novih zvijezda u nekim područjima, a time i zaustavljaju druge.” – NASA.
Takođe možete vidjeti “perimetru prostora koji je blizu horizonta događaja crne rupe kroz nešto nazvano” efekat lensiranja “ili gravitaciono smicanje”.
Takođe možete pokušati da posmatrate Hokingovo zračenje crne rupe.
Možete li uništiti crnu rupu?
Kao što smo vidjeli gore, ne morate (ako možete da živite dovoljno dugo) samo sačekajte da se unište. Ali, teoretski, moguće je vještački uništiti crnu rupu.
Ispostavlja se da crne rupe mogu zapravo imati Ahilovu petu – njihove horizonte događaja. Fizičari su pretpostavili da ako možemo da ga hranimo i / ili naplaćujemo, možda ćemo moći da preokrenemo njegovu inherentnu nejednakost.
To bi, s druge strane, dovelo do raspuštanja crne rupe i moglo bi samo otkriti njenu centralnu singularnost za sve što će vidjeti. Ali fizičari priznaju da nemaju pojma šta bi bile stvarne posljedice.
