Usłysz słowa „czarna dziura” i możesz pomyśleć o wirującym wirze, wciągającym wszystko do swojej paszczy, jak twój wujek na weselnym bufecie. Możesz sobie wyobrazić gwiazdę ciągniętą w jej kierunku jak kawałek spaghetti, trzepoczącą wokół pustki, aż zniknie z istnienia. Rzeczywistość nie jest tak prosta ani tak pyszna. Oto nasz elementarz.
Co to jest czarna dziura?
Czarne dziury od wieków wprawiały fizyków w zakłopotanie, ale prosty opis byłby obszarem w czasoprzestrzeni, który ma tak silną grawitację, że nawet światło nie może uciec przed jego przyciąganiem.
Jedną z pierwszych rzeczy, które należy zrozumieć na temat czarnych dziur, jest to, że nie są one pustą przestrzenią, ale raczej materią zagęszczoną na bardzo małym obszarze. Na przykład czarna dziura może mieć masę 20 gwiazd, ale rozmiar tylko centralnego Londynu. Ta gęstość powoduje dziwne skutki dla praw czasu i przestrzeni, a jednym z nich jest pojawienie się teoretycznej bariery zwanej horyzontem zdarzeń.
CZYTAJ DALEJ: Przełom w czarnej dziurze ujawnia chwiejne strumienie dostrzeżone przez superkomputery
Zobacz pokrewne Przełom czarnej dziury ujawnia chwiejne dżety dostrzeżone przez superkomputery Najstarsza supermasywna czarna dziura, jaką kiedykolwiek znaleziono, znajduje się 13,7 miliarda lat świetlnych od nas
W ogólnej teorii względności Alberta Einsteina horyzont zdarzeń jest punktem, z którego nie ma powrotu. Gdy obiekt zbliża się do horyzontu zdarzeń, coraz więcej ścieżek pokonywanych przez jego cząstki pochyla się w kierunku czarnej dziury. Po przełamaniu horyzontu zdarzeń deformacja czasoprzestrzeni staje się tak duża, że cząsteczki nie mają możliwości przemieszczenia się na zewnątrz.
To jest punkt, w którym dziura staje się czarna, kiedy światło nie jest w stanie uciec przed pociągnięciem do przodu, w kierunku osobliwości grawitacyjnej; punkt, w którym czasoprzestrzeń została tak zniekształcona, że jej krzywizna jest nieskończona. Tutaj wszystkie prawa fizyki, jakie rozumiemy, są wyrzucane przez okno. Nikt tak naprawdę nie wie, co dzieje się w osobliwości.
Jak duże są czarne dziury?
Istnieją cztery klasy czarnych dziur, chociaż dwie z nich są hipotetyczne. Na górnym końcu widma znajdują się supermasywne czarne dziury, które, jak się uważa, znajdują się w centrum większości galaktyk. Uważa się, że ten w naszej Drodze Mlecznej, znany jako Strzelec A *, ma masę 4 milionów słońc z horyzontem zdarzeń, który rozciąga się na 44 miliony kilometrów.
Na dolnym końcu widma znajduje się mikro czarna dziura, która może być tak mała jak pojedynczy atom, chociaż tak naprawdę jeszcze nie zmierzyliśmy jej rozmiaru. Pomiędzy tymi dwoma znajdują się hipotetyczne czarne dziury o masach pośrednich i gwiezdne czarne dziury - powstałe w wyniku zapadnięcia się gwiazd o masie około trzykrotnej lub większej niż nasze Słońce.
(Wrażenia artystów dotyczące gwiezdnej czarnej dziuryCygnus X-1. Kredyt:NASA / CXC / M.Weiss)
Inną intrygującą możliwą kategorią jest pierwotna czarna dziura, zaproponowana po raz pierwszy przez Stephena Hawkinga w 1971 roku. Te hipotetyczne czarne dziury mogły powstać podczas narodzin Wszechświata, zanim pojawiły się gwiazdy, i mogą zawierać kluczowe wyjaśnienia dla istnienia ciemnej materii. .
CZYTAJ DALEJ: Najbardziej szczegółowa symulacja wszechświata, jaką kiedykolwiek stworzono, obejmuje oszałamiający miliard lat świetlnych
Jak dotąd wysiłki mające na celu ich odnalezienie wyschły, chociaż może się to zmienić dzięki partnerstwu Ligo-Panna i wykrywaniu fal grawitacyjnych. Możliwość wykrycia zmarszczek w strukturze czasoprzestrzeni może utorować drogę do dalszych badań, spojrzenia w przeszłość na łączenie się czarnych dziur przed datami gwiazd.
Co by się ze mną stało, gdybym wpadł w czarną dziurę?
Jeśli miałeś pecha i zostałeś wciągnięty przez czarną dziurę (moje współczucie), przydarzą ci się dziwne rzeczy, a jeszcze dziwniejsze rzeczy przydarzą się komuś obserwującemu cię z bezpiecznej odległości.
To, co dzieje się, gdy obiekt przekracza horyzont zdarzeń, nie jest łatwe do zrozumienia, a to dlatego, że jest to moment, w którym dwa różne modele fizyki - mechanika kwantowa i ogólna teoria względności - zaprzeczają sobie nawzajem.
Jest doskonały opis tego kwadrum - zwanego paradoksem informacyjnym czarnej dziury - autorstwa Amanda Gefter dlaBBC . Istota tego jest taka: dla kogoś, kto obserwuje, jak przekraczasz horyzont zdarzeń, zostałbyś powoli zniszczony przez zniekształcenie przestrzeni, spowolnienie czasu i ciepło promieniowania Hawkingów - coś, co również ostatecznie rozproszy czarna dziura.
Więc nie żyjesz, prawda? Nie dokładnie. Zgodnie z ogólną teorią względności, faktycznie przechodziłbyś przez horyzont zdarzeń, nie zauważając skutków grawitacji, ponieważ znajdowałbyś się w swobodnym spadaniu (coś, co Einstein nazwał swoim najszczęśliwsza myśl ), spadając w stronę osobliwości.
Ale jak możesz podróżować w kosmosie i jednocześnie spalić się na ostro? Ten dylemat ma miejsce, ponieważ fizyka kwantowa mówi, że informacje nie mogą zostać utracone, a zatem twoje ciało musi pozostać poza horyzontem. Jeśli jednak nie przekroczysz horyzontu zdarzeń, złamiesz prawa ogólnej teorii względności. Naukowcy postulowali szereg rozwiązań w celu pogodzenia tych sprzecznych praw natury, ale paradoks jest ciągłym znakiem zapytania w sercu fizyki.
Jeśli chodzi o czarne dziury, to nie tylko światło nie może uciec, ale także mózgi pokoleń myślicieli.
jak opuścić niezgodę na czacie głosowym
Główny kredyt graficzny: Wikimedia Commons
