Jak powstaje czarna dziura?
Czarne dziury to najbardziej tajemnicze obiekty w kosmosie. Dopiero niedawno odkrycia z dziedziny astronomii umożliwiły wykonanie pierwszego zdjęcia czarnej dziury, ale wciąż nie jesteśmy w stanie obserwować tego typu obiektów za pomocą zwykłych teleskopów. Wiemy więc, że czarne dziury istnieją, ale nie możemy ich zobaczyć. Wiemy też, że są ogromne i potrafią pochłonąć znajdujące się w pobliżu gwiazdy. To tylko kilka powodów, które sprawiają, że czarne dziury są tak fascynujące, ale budzą też nasze obawy. Sprawdźmy więc, czym jest czarna dziura, jak powstaje i czy rzeczywiście może nam zagrozić.
Czarna dziura - co to za obiekt?
Czarne dziury są określane jako obszary czasoprzestrzeni, w których siła grawitacyjna jest tak duża, że nic - nawet światło, nie może się z tych obszarów wydostać. Aby powstała czarna dziura, ogromna masa musi zostać zamknięta na bardzo małej przestrzeni - oznacza to, że czarne dziury mają masę nawet kilkaset tysięcy razy większą niż masa Słońca. Czarna dziura jest otoczona przez powierzchnię, którą nazywa się horyzontem zdarzeń. Jest granicą bez powrotu - jeśli obiekt się za nią przedostanie, to już z czarnej dziury nie ucieknie.
Rodzaje czarnych dziur
Czarne dziury dzieli się na kilka typów - według ich masy i rozmiarów. Zaczynając od najmniejszych obiektów, wyróżniamy pierwotne czarne dziury (ich istnienie nie zostało udowodnione), gwiazdowe czarne dziury i supermasywne czarne dziury. Pierwotna czarna dziura to hipotetyczny obiekt, który mógł powstać zaraz po Wielkim Wybuchu - z bardzo gęstej materii. Ich minimalna masa może wynosić znacznie mniej niż masa Słońca, a masa maksymalna wynosi prawdopodobnie do 100 tys. mas Słońca. Wykrywaniem śladów tego typu obiektów zajmują się satelity GLAS, jednak do tej pory niczego one nie potwierdziły.
Potwierdzony, a zarazem najpopularniejszy rodzaj czarnych dziur to czarne dziury o masie gwiazdowej, który masa może wynosić do 20 mas Słońca, a jednocześnie mogą zmieścić się w kuli o średnicy 16 kilometrów. Największe są oczywiście supermasywne czarne dziury, których masa może osiągać nawet miliony mas Słońca.
Jak wygląda czarna dziura? Czy można ją zobaczyć?
Przez to, że z czarnej dziury nie może uciec nawet światło, nie jesteśmy w stanie zaobserwować jej poprzez teleskop. Do niedawna bazowaliśmy więc jedynie na naszych wyobrażeniach na temat tego, jak czarne dziury wyglądają. Skąd więc wiemy, że istnieją? Naukowcy wykrywają je poprzez obserwację zachowania obiektów, które się wokół prawdopodobnych czarnych dziur znajdują.
Sama nazwa - czarna dziura, bywa myląca i nie oddaje wcale jej wyglądu. Nie jest to zapadająca się wyrwa w przestrzeni, do której z góry wpadają różne obiekty. Czarne dziury pochłaniają otoczenie z każdej swojej strony, a do ich centrum grawitacji przyciągany jest pył i gaz z przestrzeni kosmicznej. Tworzą one wokół czarnej dziury dysk akrecyjny i on jest już dla nas widoczny. Właśnie taki dysk zaobserwował w 1994 roku teleskop Hubble'a. Czarna dziura, wokół której się on utworzył, znajduje się w centrum galaktyki M87. 24 lata później wykonano pierwsze zdjęcie czarnej dziury (a raczej uwieczniono jej cień) i był to właśnie obiekt w galaktyce M87. Czarna dziura, której zdjęcie powstało w ramach projektu Teleskop Horyzontu Zdarzeń, ma masę liczącą 6,5 miliarda mas Słońca.
Czarna dziura - co jest w środku tego typu obiektu?
Nie możemy zajrzeć do środka czarnej dziury, więc tym bardziej fascynuje nas to, co się tam znajduje. Nie jesteśmy tego w 100% pewni, ale oczywiście powstają na ten temat teorie. Prawdopodobnie jest to zapadająca się przestrzeń, w której nie można się zatrzymać i nie można z niej uciec. W supermasywnej czarne dziurze natrafilibyśmy w końcu na osobliwość - to zagadnie matematyczne, w którym jego rozwiązanie przestaje mieć sens, bo wszelkie wielkości stają się nieskończone.
Jak powstaje black hole (czarna dziura)?
Gwiazdowe czarne dziury powstają w momencie śmierci gwiazdy, której masa jest przynajmniej 20 razy większa od Słońca. Takie obiekty pod koniec swojego życia spalają wszystkie pierwiastki lżejsze od żelaza, by ostatecznie pozostało jedynie żelazne centrum, w którym nie zachodzą reakcje termojądrowe. Gdy to zbudowane z żelaza jądro zacznie przewyższać 1,4 masy Słońca, centrum zapada się i rodzi się gwiazda neutronowa. Czarna dziura może powstać wtedy, gdy gwiazda neutronowa przekroczy 3 masy Słońca i zacznie zapadać się grawitacyjnie.
Naukowcy uważają, że geneza powstania supermasywnej czarnej dziury jest zupełnie inna, a jedna z teorii mówi o tym, że główną rolę odgrywa akrecja. Polega ona na opadaniu materii na gwiazdową czarną dziurę. Jeśli spadnie jej wystarczająco dużo, to może powstać z tego supermasywny obiekt. Zgodnie z innymi teoriami, tak duże czarne dziury tworzą się poprzez połączenie ze sobą mniejszych obiektów, lub też są równie stare co galaktyki, w których się znajdują, bo powstały w tym samym czasie. Prawdopodobnie w centrum każdej dużej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura.
Największa czarna dziura w kosmosie, o której wiemy
Największą czarną dziurą jest TON 618. Odkryto go w 1957 roku, ale przez pierwsze lata nie wiedzieliśmy, z jakim obiektem mamy konkretnie do czynienia. Dopiero w 1970 roku potwierdzono, że jest to kwazar i towarzyszy mu ogromna czarna dziura, dla której kwazar stanowi źródło materii. Masa TON 618 liczy sobie 66 miliardów mas Słońca, a jej promień ma długość około 390 miliardów kilometrów średnicy. Jest od nas oddalona o 10,4 mld lat świetlnych i znajduje się w konstelacji Psów Gończych - to gwiazdozbiór nieba północnego.
Najbliższa czarna dziura? W Drodze Mlecznej
Uważa się, że czarne dziury występują powszechnie we Wszechświecie - znajdziemy je więc również w Drodze Mlecznej. Szacuje się, że mieści ona przynajmniej kilkadziesiąt czarnych dziur o masie gwiazdowej, a w centrum galaktyki znajduje Sagittarius A - czarna dziura zaliczana do supermasywnych. Jej masa jest równa 4 milionom Słońc, a badania pokazują, że podczas ostatnich 5-10 miliardów lat Sagittarius A zwiększyła swoją masę od 2 do 4 razy - w wyniku pochłaniania znajdującej się w pobliżu materii. A czy jakaś czarna dziura znajdująca się w Drodze Mlecznej mogłaby oddziaływać na Ziemię lub nawet ją wchłonąć? Ta kwestia budzi obawy, ale nie ma takiego ryzyka. Czarne dziury nie przemieszczają się we Wszechświecie, więc żadna się nagle koło naszej planety nie pojawi.
Zobacz podobne wpisy:
