Čierne diery

 
            ČIERNA DIERA

• Je objekt, ktorý zahŕňa obrovské množstvo masy na malom priestore. Jej gravitačná sila je tak silná, že zabraňuje čomukoľvek, aby z nej uniklo. Existencia čiernych dier bola prvý krát potvrdená v 18. storočí. Samotné pomenovanie "čierna diera" získala však až v roku 1967. Fyzici a matematici zistili, že prietor a čas v blízkosti čiernych dier má nezvyčajné vlastnosti. Práve preto sa čierne diery stali obľúbenou témou science-fiction. Avšak čierne diery nie sú sci-fi. Formujú sa v čase, keď zanikne masívna alebo aj normálna hviezda. Čierne diery samé o sebe nemôžeme vidieť, avšak môžeme vidieť materiál padajúci do čiernej diery. Práve týmto spôsobom astronómovia objavili a zmerali veľkosť mnohých čiernych dier vo vesmíre. Vieme, že vo vesmíre sa nachádzajú miliardy čiernych dier. 
            
  
  
  
  
  AKO VZNIKA ČIERNA DIERA?

• Čierna diera vznikne, ak nejaký objekt nie je schopný viac vydržať tlak svojej vlastnej gravitácie. Množstvo objektov (napríklad aj Slnko a Zem) sa však nikdy nestane čiernymi dierami, nakoľko ich gravitácia nie je až tak silná, aby mohol takýto proces vzniknúť. Niektoré čierne diery vznikajú výbuchom. Forumujú sa z obrovských hviezd (asi 25x väčších ako Slnko), v ktorých sa vyčerpá všetko palivo. Hviezda explóduje ako Supernova. Všetko čo po Supernove ostane, je čierna diera. Avšak ako vznikajú superobrovské čierne diery o veľkosti celých galaxií, zatiaľ nevieme. Jednou z možností je, že niektoré Supernovy vybuchli ešte v samotných začiatkoch vesmíru a postupom niekoľko miliárd rokov sa zväčšili na superobrovské. 
  
  ČO JE VO VNÚTRY ČIERNEJ DIERY?

• Nemôžeme presne vedieť, čo je vo vnútri gravitačného poľa čiernej diery, nakoľko svetlo ani materiál v tomto území nemôžeme pozorovať. Dokonca ak by sme poslali prieskumnú sondu do čiernej diery, nikdy by s nami nekomunikovala, pretože čierna diera by pohltila aj rádiové vlny. Súčasné teórie predpokladajú, že všetko materiál vtiahnutý do čiernej diery sa hromadí v jadre čiernej diery, ale zatiaľ nevieme, ako to všetko prebieha. Einsteinova teória relativity nám vysvetľuje aj ďalšie neobvyklé správanie čiernych dier. Jadro celej čiernej diery je vraj akýmsi mostom do druhého vesmíru. Tieto mosty nám dovoľujú cestovať medzi vesmírmi a dokonca aj cestovať v čase. Ale bez nejakých konkrétnych výskumov je táto teória zatiaľ len špekuláciou.
  
   

•  

  „Povrch“ čiernej diery sa označuje ako horizont udalostí, zdanlivý guľovitý povrch obklopujúci hmotu čiernej diery. Na úrovni horizontu udalostí je úniková rýchlosť rovná rýchlosti svetla. Preto neobyčajne silné gravitačné pole bráni všetkému vnútri horizontu udalostí, vrátane fotónov, uniknúť cez horizont udalostí. Častice spoza tejto oblasti sa môžu prepadnúť cez horizont udalostí, nikdy však neuniknú.

  Keďže vnútro horizontu udalostí nemôžu opustiť žiadne častice, neexistuje možnosť poslať žiadnu informáciu zvnútra čiernej diery pozorovateľovi mimo nej. Všeobecne sa predpokladá, že čierne diery nemajú žiadne pozorovateľné vlastnosti, ktoré by boli použiteľné na objasnenie ich výzoru vo vnútri. Podľa klasickej všeobecnej relativity možno čierne diery úplne charakterizovať troma parametrami: hmota, uhlový moment a elektrický náboj. Tento princíp je zhrnutý frázou „čierne diery nemajú vlasy“.

  Objekty v gravitačnom poli sú predmetom spomalenia času, nazývaného dilatácia času. Tento fenomén bol potvrdený experimentálne pri pokuse s raketou Scout v roku 1976  a berie sa do úvahy napríklad pri GPS systéme. V blízkosti horizontu udalostí sa dilatácia času zvyšuje veľmi rýchlo. Z pohľadu externého pozorovateľa to vyzerá tak, akoby objektu trvalo nekonečne dlhý čas priblížiť sa k horizontu udalostí, na hranici ktorého má svetlo vychádzajúce z objektu pre pozorovateľa spektrálny červený posun rovný nekonečnu. Vzdialenému pozorovateľovi sa zdá, že objekt padá stále pomalšie, približuje sa, ale nikdy nedosiahne horizont udalostí. Samotný objekt nemusí ani spozorovať bod, v ktorom prekročí horizont udalostí a z jeho pohľadu sa tak stane v konečnom čase: je to len vlastnosť svetla opúšťajúceho blízkosť čiernej diery, pri ktorej to vyzerá, že objekt nikdy horizont udalostí nedosiahne.

  Singularita

  Všeobecná relativita prepodvedá, že v strede čiernej diery, za horizontom udalostí, existuje singularita, miesto, kde je zakrivenie časopriestoru nekonečné a gravitačné sily sú nekonečne veľké. Časopriestor za horizontom udalostí je špecifický v tom, že singularita je v každej z pozorovateľových budúcností, a teda, že všetky častice vnútri horizontu udalostí sa pohybujú neúprosne v smere k nej (Penrose a Hawking). To znamená, že je tu konceptuálna nezrovnalosť v nerelativistických poňatiach čiernej diery ako bolo pôvodne navrhované Johnom Michellom v roku 1783. V Michellovej teórii sa úniková rýchlosť rovnala rýchlosti svetla, ale bolo napríklad stále teoreticky možné vytiahnuť objekt z čiernej diery použitím lana. Všeobecná relativita takéto medzery eliminuje, pretože len čo je objekt za horizontom udalostí, jeho vlastná časová os obsahuje koniec času samotného, a nie je možný návrat svetločiary von cez horizont udalostí.

  Očakáva sa, že budúce zjemnenia alebo zovšeobecnenia všeobecnej relativity (predovšetkým kvantovej gravitácie) zmenia pohľad na podstatu vnútra čiernych dier. Väčšina teoretikov interpretuje matematickú singularitu rovníc tak, že naznačujú nekompletnosť súčasnej teórie, a že na priblíženie sa k singularite musia do hry vstúpiť nové fenomény. Otázka môže byť príliš akademická, keďže hypotéza kozmickej cenzúry predpokladá, že vo všeobecnej relativite neexistujú holé singularity: všetky singularity sú schované za horizontom udalostí a nemôžu byť skúmané.

  
  
  AKÉ TYPY ČIERNÝCH DIER POZNÁME?

• Čierne diery sa na prvý pohľad veľmi líšia jedna od druhej. Ale je to kvôli rozmanitosti hmoty, ktorú pohlcujú. Čierne diery samé o sebe sú všetky vzhľadovo úplne rovnaké. Líšia sa len hmotou, ktorú pohltili, rotáciou a elektrickými výbojmi. Astronómovia dokážu merať veľkosť čiernej diery zmeraním hmoty, ktorá okolo nich obieha. Zatiaľ sme objavili dva typy čiernych dier. Masívne - len niekoľko krát ťažšie ako Slnko a supermasívne - asi tak ťažké, ako naša celá galaxia. Samozrejme hmotnosti čiernych dier sa môžu pohybovať kdekoľvek medzi týmto rozmedzím.
     

  
   Umelcova predstava akréčneho disku horúcej plazmy obiehajúcej okolo čiernej diery