Vesmír: Čierna diera

Čo sa vlastne deje v centre čiernej diery? Ide o husté horúce jadro naplnené drvenou hmotou? Existuje aj „druhá strana“ čiernej diery? Kam vedie? Jedna časť vedcov sa domnieva, že všetko, čo pohltí, je nenávratne preč, iní zasa veria, že nič nemôže zmiznúť z vesmíru.

Kde je pravda? 

 

Čierna diera

Čierna diera je oblasť priestoru, kde je veľmi silná gravitačná sila, ktorá pohltí všetko, čo sa dostane príliš blízko k nej. K problematike má čo povedať najmä Brian Greene - fyzik a teoretik pôsobiaci na newyorskej Columbia University. Je autorom niekoľkých kníh, v ktorých sa snaží o spopularizovanie vedy. Je zároveň zakladateľom podujatia World Science v New Yorku. Greene je považovaný za odborníka na tajomstvá čiernych dier a pôvodu vesmíru.
Odkiaľ sa vôbec zobral vesmír? Bolo niečo vôbec pred časom a priestorom? Greene sa domnieva, že ide o hlboké spojenie medzi čiernymi dierami a veľkým treskom. „Myslíme si, že z veľkého tresku, ako okamihu, sa celý pozorovateľný vesmír rozdrvil na veľmi malé veľkosti. Máme tu dve hádanky – v skutočnosti nevieme, čo sa deje v úplnom centre čiernej diery a tiež nevieme, čo sa stalo v okamihu veľkého tresku. Chystáme sa však vniesť viac svetla k prvej časti hádanky,“ tvrdí Greene.
Niektorí fyzici sú toho názoru, že singularita priestoru a času, ktorá leží v samotnom strede čiernej diery, v skutočnosti môže slúžiť ako brána do iného vesmíru – ide o oblasť, ktorá existuje mimo pozorovateľnej hranice. Kde smeruje všetko, čo pohltí čierna diera?
„Najjednoduchšia odpoveď je známa už dávnejšie a podporujeme slová Stephena Hawkinga, ktorý tvrdí, že objekt, ktorý sa dostane cez hranicu čiernej diery, mizne z vesmíru. Kvantová fyzika nás však presviedča, že informácie (ak by napríklad do čiernej diery spadol iPad) nemôžu byť zničené. Sú však fyzici, ktorí tvrdia, že dané informácie sa nestratia, ale sa len jednoducho dostanú dovnútra čiernej diery a von vypadnú rozmazané, prípadne okresané. Niektorí sú zasa názoru, že informácie, ktoré nás obklopujú, sú zakódované na veľkej ploche, ktorá je niečo ako hologram," dopĺňa fyzik.
„Sme schopní rozumieť veľmi veľa záležitostiam vo vesmíre. Mohli by sme však ostať úplne na mieste, zastavení v chápaní, odkiaľ sa vesmír vlastne vzal. To sa však nestalo. A práve toto ma robí veľkým optimistom. Za posledných sto rokov sme úplne zmenili pohľad na vesmír. Dnes vieme, že vesmír je enormne obrovský. Na svete pôsobia dve skupiny vedcov, ktorí sa zameriavajú buď na hviezdy a galaxie, alebo na molekuly a atómy. Dnes vieme, že správna kooperácia dokáže priniesť odpovede na fantastické otázky. Aj objasnenie výbuchu pre nás kedysi neznámeho výbuchu," informuje Greene.

Najbližšia čierna diera - dve miliardy- krát väčšia ako Slnko 

Schéma čiernej diery

Observatórium Chandra prostredníctvom X-lúčov v auguste 2011 prvýkrát zachytilo, ako horúci plyn mieri do čiernej diery.
„Ide o vzrušujúci objav, máme jasný dôkaz plynu v zovretí masívnej čiernej diery,“ povedal vtedy Ka-Wah Wong z Alabama University. Práve Wong stál za štúdiou, ktorá bola zverejnená v časopise Astrophysical Journal Letters v tom istom roku.
Podľa predošlých prác Hermanna Bondiho a Raymonda Lyttletona majú čierne diery vo svojom okolí kritický bod známy ako „Bondi rádius“, ktorý svojou gravitáciou priťahuje plyny. Dáta z observatória boli porovnané so štúdiami a podľa odborníkov je čierna diera asi 2 miliardy-krát väčšia ako Slnko.
Nachádza sa v centre galaxie NGC 3115, približne 32 miliónov svetelných rokov od Zeme, a ide o najbližšiu čiernu dieru takýchto rozmerov k Zemi. Nové dáta pomôžu astronómom pochopiť ďalšie astrofyzikálne problémy – ako sa čierne diery rozpínajú a ako sa plyny správajú pod extrémnou silou ich gravitácie.
„Práve Chandra má rozlišovaciu schopnosť a poskytuje jedinečnú príležitosť lepšie pochopiť čierne diery," doplnil Wong. Odhaduje sa, že čierna diera pohltí ročne plyn o hmotnosti 40 000 000 000 000 000 000 000 000 ton!

Pád dovnútra

Predstavte si nešťastného astronauta padajúceho nohami napred smerom do stredu jednoduchej čiernej diery Schwarzschildovho typu (nerotujúca). Čím bližšie sa dostane k horizontu udalostí, tým dlhšie trvá fotónom, ktoré vyžaruje, uniknúť gravitačnému poľu čiernej diery. Vzdialený pozorovateľ uvidí astronautov spomaľujúci sa zostup pri približovaní k horizontu udalostí, ktorý zdanlivo nikdy nedosiahne.
No z jeho vlastného uhla pohľadu astronaut prekročí horizont udalostí a dosiahne singularitu v konečnom čase. V momente, keď prekročí horizont udalostí, ho nebude možné pozorovať z vonkajšieho vesmíru. V čase pádu by si všimol, že jeho chodidlá, potom kolená a tak ďalej sa dostávajú do zväčšujúceho sa červeného posunu, až kým sa nestanú neviditeľnými. Keď sa približuje k singularite, gradient gravitačného poľa od hlavy k chodidlám sa značne zväčší, bude sa cítiť natiahnutý a nakoniec roztrhnutý slapovými silami: v jeho chodidlách bude cítiť omnoho väčšiu gravitáciu ako v úrovni hlavy. Tento proces je známy ako špagetizácia. Blízko singularity sa gradient stane dostatočne veľkým na roztrhanie atómov. Bod, pri ktorom sa slapové sily stanú zhubnými, závisí od veľkosti čiernej diery. Pre veľmi veľké čierne diery ako napríklad tie v stredoch galaxií, bude tento bod ležať dosť ďaleko od horizontu udalostí, takže astronaut ho môže bezbolestne prekročiť a žiť. Naopak pre malé čierne diery sa tieto slapové efekty môžu stať osudnými oveľa skôr ako sa astronaut priblíži k horizontu udalostí.

CERN vytvoril miniaturné čierne diery

LHC Spoločnosti CERN

Spoločnosť CERN spustila urýchľovač častíc. Prístroj urýchľuje dva lúče častíc oproti sebe na rýchlosť väčšiu než 99,9 % rýchlosti svetla. Zrážky lúčov vytvoria spŕšku častíc, ktoré potom sa stávajú predmetom výskumu. Pri tomto pokuse sa má vytvoriť ako vedľajší efekt Čierna diera.