Czarne dziury
Kucze, coś mnie ostatnio chwyciło do pisania i przestać nie mogę :). A że swoje przemyślenia o kościele już do AM posłałem, wiec czas na tematy bardziej świeckie. Więc... Próba mikrofonu, raz, dwa, trzy, cztery... ekhm!
Każdy chyba słyszał coś o zjawisku zwanym czarną dziurą. Jednak, niewielu ludzi wie co to jest dokładnie. Ot- rzecz która ma tak silne oddziaływanie grawitacyjne, ze z jej powierzchni nie może uciec nawet światło... i o tym właśnie będę pisać. Najpierw omówię może co to za zwierzę ta czarna dziura. Otóż jest to gwiazda, lub inna materia, ściśnięta do rozmiaru punktu, więc gęstość materii wewnątrz czarnej dziury jest nieskończona. Taki obiekt oddziałuje grawitacyjnie na każdy inny obiekt we wszechświecie w sposób naturalny, z tym ze skoro oddziaływanie grawitacyjne zwiększa się wraz ze zmniejszeniem odległości miedzy ciałami, będąc odpowiednio blisko czarnej dziury, zostalibyśmy w końcu "wciągnięci" do środka. Najlepiej będzie jak zobrazuję to takim przykładem. Mały statek kosmiczny orbituje wokół gwiazdy o masie powyżej limitu Chandrasekhar'a (limit Chandrasekhar'a to maksymalna masa gwiazdy, powyżej której musi się ona zapaść pod koniec swego życia w czarną dziurę). Nagle gwiazda wyczerpała cale swoje paliwo i w jej jądrze zaczęły tworzyć się ciężkie pierwiastki, takie jak żelazo, złoto i uran. Siła reakcji zachodzących wewnątrz gwiazdy, "wypychająca" materię, tak jak powietrze wypycha balon i która zapobiegała zapadnięciu się gwiazdy do tej pory, stała się zbyt mała żeby całą tę masę utrzymać. W efekcie gwiazda "wzięła" i się zapadła. Normalna gwiazda, poniżej limitu Cha., zatrzymałaby swoja zapaść na poziomie białego karla, gdzie wiązania miedzy elektronami utrzymałyby gwiazdę w ustabilizowanym stanie przez jeszcze długi okres zanim by ostatecznie wykitowała, albo by po prostu wybuchła, rozrzucając swoją materię dookoła. Ewentualnie zmieniłaby się w gwiazdę neutronowa, co opisze, tak jest, zgadza się, potem ;). Wiec mamy już naszą czarną dziurę i statek orbitujący wokół czegoś, czego nie widać. (tzn. widać, ale to wyjaśnię potem ;>) Utworzył się tak zwany horyzont zdarzeń, granica czarnej dziury, taka sama jak orbity promieni świetlnych, które nie zdołają już się oddalić złapane w pole grawitacyjne którego nie mogą opuścić. Musimy sobie uzmysłowić, że światło ma skończoną prędkość i każdy ma swoja własną miarę czasu. Już? Ok. Teraz wyobraźmy sobie że zanim gwiazda się zapadła był na niej astronauta z tegoż statku. Ma on nieco inną miarę czasu, z powodu grawitacyjnego oddziaływania gwiazdy. Gwiazda zapadnie się w zerową objętość o, powiedzmy 11.01, a do tej pory astronauta będzie wysyłać co sekundę (wg swojego zegarka) sygnały radiowe do swoich kolegów na statku. I tak, na sygnał wysłany w momencie gdy gwiazda zaczęła się zapadać (o 10.59.58), koledzy owego astronauty musieliby czekać sekundę. Na sygnał 10.59.59 (wg ich zegarka) czekaliby nieco więcej niż sekundę. Ale na sygnał wysłany w chwili utworzenia się czarnej dziury, po 11.00, musieliby czekać nieskończenie długo. Po prostu sygnał pozostałby na horyzoncie zdarzeń i nigdzie nie chciałoby mu się lecieć ;). Poza tym, zdawałoby się im, że gwiazda staje się ciemniejsza i ciemniejsza, jako że i inne promienie świetlne leciałyby dłużej, aż w końcu przestałyby do statku docierać.
Zostało wykazane naukowo, że musi być punkt w środku czarnej dziury, w którym gęstość jest nieskończenie wielka i, zgodnie z ogólną teorią względności, gdzie wszelkie prawa fizyki przestają działać. Co za tym idzie? Koniec wszystkiego co możemy sobie wyobrazić, także czasu. Dziwne, nie? Ale to nie ma znaczenia dla nikogo, kto jest poza horyzontem zdarzeń, ponieważ nic nie może się wydostać spoza tej granicy. Czyli horyzont zdarzeń tak jakby "chroni" nas przed konsekwencjami złamania praw fizyki wewnątrz czarnej dziury. Niestety to nie pomoże temu biednemu astronaucie... :(
Owy horyzont zdarzeń, granica czasu i przestrzeni spoza której nie można uciec, działa raczej jak brama w jedną stronę do czarnej dziury. Cząstka może przejść przez tę granicę do czarnej dziury, jednak nie może jej opuścić tą samą drogą. (przypominam ze horyzont zdarzeń to światło, które zostało chwycone przez grawitacyjne oddziaływanie czarnej dziury w momencie jej utworzenia- stara się uciec, ale udaje mu się jedynie uniknąć wpadnięcia wewnątrz)
Należy sobie również uzmysłowić, że promienie świetlne tworzące horyzont, nie mogą się nigdy do siebie zbliżyć. Gdyby się zbliżyły to mogłyby się ze sobą zderzyć. Gdyby to się stało, wpadłyby do czarnej dziury. A gdyby wpadły, nie byłoby ich na jej krawędzi ;). To oznacza, ze horyzont zdarzeń powiększa się za każdym razem gdy do czarnej dziury wpada dodatkowa materia. Gdyby było inaczej oznaczałoby to, że niektóre promienie świetlne jednak by się do siebie zbliżały.
No dobra, ale jakie mamy dowody inne niż cholernie skomplikowane obliczenia matematyczne na to, że takie dziury w ogóle istnieją? Bardzo zachęcający dowód nadszedł w 1967, kiedy to zaobserwowano obiekty emitujące silne fale radiowe, w regularnych odstępach czasu. Nazwano je pulsarami i nie są one niczym innym tylko obracającymi się gwiazdami neutronowymi. Taka gwiazda tworzy się w ten sam sposób jak czarna dziura, tyle że jej zapaść została zatrzymana przez siły odpychania między neutronami i protonami, zanim osiągnęła gęstość krytyczną i ma zazwyczaj kilkanaście kilometrów szerokości. Skoro istnieją obiekty które mogły się zapaść do tak małych rozmiarów, to nie ma powodu by wątpić, że jest możliwe by zapadły się dalej, do poziomu kiedy siły "odpychające" miedzy protonami nie mogły tej zapaści powstrzymać.
Ale jak możemy wykryć czarną dziurę, skoro z samej definicji nie emituje ona radiacji? Pierwsza rzecz to grawitacja, która działa na obiekty dookoła. Druga to to, że materia wpadająca do czegoś takiego emituje energie i promieniowanie, zanim zostanie pochłonięta.
Ufff! Chyba wyjaśniłem podstawy tego co to jest ta czarna dziura. Ale to i tak tylko ułamek tego, czego na ten temat dowiedzieliśmy się w ciągu ostatnich paru dekad. Jednak, niestety, tu kończą się moje zdolności tłumaczenia j. angielskiego na j. polski :(, i chyba będę zmuszony odpuścić Wam szczegóły. Zainteresowanych odsyłam od komputera i posyłam do książek! Ten tekst napisałem by sobie ulżyć i zainteresować kogoś tym tematem.
Niniejszym oświadczam, że wszystko co powyżej napisałem bezwstydnie zerżnąłem z książki "A brief history of time" Stephen'a W.Hawkins'a. To tylko tak dla formalności ;). Howgh!
Trul:
Autor: Sierściuch (vel Wiele Xyw, vel Fazer, vel vel) Rybak (tez vel) Lub po prostu Sierściuch E-mail:
|