Černé díry: Fakta o nejtemnějších objektech ve vesmíru

Černé díry se mohou tvořit, když zemře obrovská hvězda. K tomu dochází, protože hvězdy produkují světlo a teplo pomocí procesu volaného jaderná fúze. V tomto procesu dva malé atomy spojují se dohromady a vytvoří těžší atom, který uvolňuje energii. Tyto těžší atomy se pak spojují a vytvářejí i těžší atomy, a tak dále, aby hvězda udržovala světlo a teplo.

Když velmi velké hvězdy na konci svého života, spojují těžší a těžší atomy ve svých centrech. Nakonec začnou vytvářet atomy železa. Ale spojující železo vyžaduje více energie, než je reakce, takže hvězda se začíná zhroutit a tvoří černou díru.

Supermasivní černé díry jsou speciální typ černé díry, která je milionkrát větší než naše slunce. Supermasivní černé díry tvoří více než stovky milionů let tím, že se živí materiálem kolem nich a sloučíme s jinými černými otvory.

Mohou existovat další černé díry, které se vytvořily hned po začátku vesmíru. Pokud existují, vytvořili se, protože brzy po Velkém třesku byly v nich kapsy prostoru s tolik záležitostí, že se zhroutili a vytvořili černé díry. Ale vědci ještě jednu z nich nenašli „prvotní“ černé díry ještě.

Černé díry mohou vypadat jako prázdný prostor, ale jsou naopak. Uvnitř černé díry byste našli spoustu a spoustu materiálu zavrčeného na nekonečně malý bod. Tento malý, ale extrémně hustý bod se nazývá singularita. Fyzici nevědí, co se děje na singularity. Je to takové extrémní prostředí, že se rozpadá všechny naše současné znalosti fyziky, což je technicky znemožňuje. Je možné, že jim ještě úplně nerozumíme.

Obklopující tuto singularitu je horizont události, neviditelná hranice, která označuje vstup do černé díry. Jakmile cokoli překročí horizont události, nikdy nemůže odejít. Aby bylo možné uniknout, musel by cestovat rychleji než rychlost světla, což je také nemožné.

Černé otvory jsou černé, protože jejich gravitační tahy jsou tak silné, že jim ani světlo nemůže uniknout. Bez jakéhokoli světla přicházejícího z jejich středisek vypadají úplně tmavě. Astronomové však mohou stále „vidět“ černé díry dalšími metodami.

Jedním ze způsobů, jak detekovat černé díry, je skrz kvasary Produkují. Kvaasáry jsou velmi horké, jasné předměty, které se dějí, když černé otvory přitahují plyn a prach. Prsten prachu a plynu kolem černé díry jasně svítí, což astronomům usnadňuje jejich spatření. Některé kvasary svítí jasněji než celé galaxie a jsou viditelné miliardy světelných let napříč vesmírem. Dalším způsobem, jak „vidět“ černé díry, je, když se sloučí. Když se srazí dvě černé díry, posílají vlnky časoprostorNěco jako vlny na oceánu. Jsou známé jako gravitační vlny. Tyto vlny jsou neuvěřitelně slabé, ale citlivé nástroje na Zemi je mohou detekovat. K dnešnímu dni astronomové identifikovali nejméně 50 událostí fúzí černé díry.

The První skutečný „obrázek“ černé díry Vždy vytvořené vyšly v roce 2019, kdy astronomové použili Telescope Horizon Event, aby vymysleli obraz rozsvíceného disku o víření materiálu kolem černé díry zvané M87*. M87*, vážící 3 miliardykrát čass slunce a sezení v galaxii nad 50 milionů světelných let, vypadal jako zkreslená oranžová kobliha. Protože je nemožné vyfotit samotnou černou díru (protože žádné světlo nemůže uniknout), astronomové místo toho viděli jeho „stín“, díra v zářícím materiálu, který jej obklopuje. V roce 2022, stejný dalekohled pořídil obrázek černé díry ve středu Mléčné dráhy.

Fyzik Karl Schwarzschild náhodou objevil černé díry v roce 1916, když vymyslel konkrétní řešení Einsteinovy ​​obecné teorie relativity. Toto řešení však obsahovalo zvláštní rys: teorie se chovala podivně na konkrétní velikosti, dnes známé jako poloměr Schwarzschild.

Později bylo uvědomeno, proč bylo toto číslo tak zvláštní. Pokud jste stlačili hmotu objektu do prostoru menšího než poloměr Schwarzschild, jeho gravitační tah by přemohl každou známou sílu a nic by nemohlo uniknout. První fyzici předpokládali, že jiné fyzické zákony to znemožnily. Ale na konci 30. let bylo jasné, že příroda může skutečně umožňují existenci černých děr Když indický fyzik Subrahmanyan Chandrasekhar zjistil, že nad určitou hustotou nemůže žádná síla ohromit gravitaci. Černé díry se však mohou tvořit pouze za nejextrémnějších podmínek.

Pokud spadnete do černé díry, je zaručena smrt. Když se přiblížíte k černé díře, gravitační síly jsou tak silné, že byste byli nataženi hlavou k patě do dlouhého, tenkého pramene částic, než dosáhnete horizontu události, což je hrozný osud zvaný „špagetifikace“.

Černé díry průměrné velikosti by vás tak rychle spaghettifikovaly Mozek by se okamžitě roztrhl do samostatných atomů A neměli byste čas si všimnout. Ale větší černé díry by vás špagetifikovaly déle. V tomto případě byste začali rychleji a blížili se rychlosti světla. Jak se to stalo, čas by stále více zpomalil. To by vytvořilo velmi divný efekt, kdy když jste se podívali do černé díry (pokud jste byli stále naživu), viděli byste všechno, co se stalo v minulosti poblíž tohoto místa, které do něj spadlo. Pokud jste se podívali za sebe, viděli byste všechno, co by se stalo v budoucnu.