Czarne dziury to miejsca w przestrzeni, których prędkość ucieczki jest większa niż prędkość światła. W tych regionach występuje silne pole grawitacyjne i materia zmagazynowana w bardzo małych przestrzeniach.
Skoncentrowana masa czarnej dziury może być nawet 20 razy większa od masy Słońca. Rozmiar jednak jest różny; są duże i małe, a naukowcy obstawiają, że istnieją czarne dziury wielkości atomu.
Ponieważ jego pole grawitacyjne jest tak intensywne, nawet światło nie może uciec. W ten sposób są niewidoczne i nie da się oszacować ilości istniejącej np. w Drodze Mlecznej.
Pierwszy obraz czarnej dziury (2019)
W kwietniu 2019 roku naukowcy zaprezentowali pierwsze zdjęcie czarnej dziury, która znajduje się w centrum galaktyki Messier 87 (M87).
Masa tej czarnej dziury jest 6,5 miliarda razy większa od masy Słońca, a jej odległość od Ziemi wynosi 55 milionów lat świetlnych.
Na zdjęciu widzimy świecący pierścień wokół ciemnego środka. Ten pierścień jest wynikiem światła, które zagina się wokół czarnej dziury z powodu jej silnej grawitacji.
Obraz ten uzyskano za pomocą 8 radioteleskopów rozmieszczonych w różnych częściach Ziemi, które są częścią projektu Event Horizon Telescope (EHT).
Jak można „zobaczyć” czarną dziurę?
Chociaż nie można ich zobaczyć bezpośrednio, zachowanie otaczających gwiazd wskazuje na obecność czarnej dziury, ponieważ grawitacja wpływa na gwiazdy i gaz obecne w pobliżu.
Intensywna siła grawitacyjna czarnych dziur wychwytuje gazy znajdujące się w pobliżu i te gazy, gdy są zasysane mają stopniowo swoją potencjalną energię grawitacyjną przekształcaną na kinetyczną, cieplną i radioaktywny.
Trajektoria opisana przez gaz w kierunku czarnej dziury ma kształt spirali i po drodze emitowane są fotony, które uciekają przed osiągnięciem progu czarnej dziury.
Emisja ta tworzy wokół siebie jasny pierścień, który umożliwia jej pośrednią obserwację i reprezentuje widoczną część pierwszego uchwyconego obrazu czarnej dziury.
Rodzaje czarnych dziur
Czarne dziury są klasyfikowane jako gwiezdne lub supermasywne. Małe nazywane są gwiazdami, a największe nazywane są supermasywnymi i mogą łącznie mieć masę 1 miliona słońc.
Badania przeprowadzone przez NASA (Agencja Kosmiczna USA) wskazują, że każda duża galaktyka ma w swoim centrum supermasywną czarną dziurę.
Droga Mleczna jest domem dla supermasywnej czarnej dziury zwanej Sagittarius A, której masa szacowana jest na 4 miliony słońc.
Zakłada się, że supermasywne powstały na początku Wszechświata, podczas gdy gwiazdy powstają w wyniku śmierci gwiazdy supernowej.
Słońce nie powinno zamieniać się w czarną dziurę, ponieważ nie ma wystarczającej energii, aby zmienić obecną grawitację.
Teoria czarnej dziury
Przez długi czas wierzono, że prędkość światła był nieskończony. Jednak w 1676 roku Ole Roemer odkrył, że światło porusza się ze skończoną prędkością.
Ten fakt sprawił, że pod koniec XVIII wieku Laplace i John Michell uwierzyli, że mogą istnieć gwiazdy o polu grawitacyjnym tak silnym, że prędkość ucieczki była większa niż prędkość lekki.
TEN Teoria względności Generał Alberta Einsteina przedstawił siłę grawitacji w wyniku deformacji czasoprzestrzeni (przestrzeni zakrzywionej). To utorowało drogę do teoretycznego ujęcia istnienia czarnych dziur.
W tym samym roku, w którym zaprezentowano słynne studium ogólnej teorii względności, niemiecki fizyk Karl Schwarzschild znalazł dokładne rozwiązanie równania Einsteina dla masywnych gwiazd i powiązał ich promienie z ich makarony. W ten sposób matematycznie wykazał istnienie tych regionów.
Na początku lat 70. Stephen Hawking rozpoczął badania nad charakterystyką czarnych dziur.
W wyniku swoich badań przewidział, że czarne dziury emitują promieniowanie, które można wykryć za pomocą specjalnych instrumentów. Jego odkrycie umożliwiło szczegółowe badanie czarnych dziur.
Tak więc wraz z rozwojem teleskopów, które mierzą emitery promieniowania rentgenowskiego ze źródeł gwiazdowych, możliwe stało się pośrednie obserwowanie czarnych dziur.
Czarna dziura Strzelca A
Naukowcy szacują, że galaktyki eliptyczne i spiralne - takie jak Droga Mleczna - mają supermasywną czarną dziurę. Tak jest w przypadku Strzelca A, który znajduje się 26 000 lat świetlnych od Ziemi.
Nadmiar pyłu kosmicznego w galaktyce uniemożliwia obserwację wokół Strzelca A. W przeciwieństwie do innych ciał niebieskich, które emitują światło, czarnych dziur nie można zaobserwować zwykłymi metodami. W ten sposób praca odbywa się za pomocą fal radiowych i promieni rentgenowskich.
gigantyczna czarna dziura
Największa czarna dziura jest 12 milionów razy masywniejsza od Słońca. Odkrycie dokonane przez chińskich naukowców z Uniwersytetu Pekińskiego zostało opublikowane w 2015 roku.
Czarna dziura znajduje się w centrum galaktyki – podobnie jak supermasywne.
Naukowcy szacują, że powstał 12,8 miliarda lat temu na Ziemi i ma 420 bilionów razy więcej światła niż Słońce.
Ze zderzenia dwóch czarnych dziur można było udowodnić istnienie fale grawitacyjne.
Przeczytaj więcej na ten temat:
- Teoria wielkiego podrywu
- Powaga
- Czym jest Wszechświat?
- 5 teorii na temat pochodzenia wszechświata
