Kategorie
Nauka

Czym są czarne dziury i jak się tworzą?

wszechświat
Być może słyszałeś o czarnych dziurach we wszechświecie, a może nawet studiowałeś te zjawiska na lekcjach nauk ścisłych w liceum. Według NASA naukowcy uważają, że ich rozmiary mogą wahać się od zwykłego atomu do supermasywnego rozmiaru miliona słońc razem wziętych.

Chociaż niezliczeni artyści wykorzystali swoją wyobraźnię do przedstawienia tych tajemniczych obiektów, możesz być zaskoczony, że pomimo ich rozmiarów, niektóre z nich nie mogą być widoczne gołym okiem lub za pomocą najpotężniejszych teleskopów. Jak coś o tak wielkim potencjale mogło być tak dobrze ukryte? Aby to zrozumieć, musimy zrozumieć, czym są czarne dziury i jak powstają.

Britannica twierdzi, że czarna dziura jest tak potężnym kosmicznym obiektem grawitacyjnym, że nic nie może z niej uciec – nawet promień światła. Aby powstała czarna dziura, masywna gwiazda musi sama się zapaść. Gdy gwiazdy się starzeją, stają się większe, aż centrum nie może już dłużej podtrzymywać ciała. Po zapadnięciu się gwiazda eksplodowała w supernową, wysyłając swoje najbardziej zewnętrzne warstwy w kosmos. Reszta samej gwiazdy zapada się, miażdżąc i ściskając gwiazdę w obiekt o „zerowej objętości i nieskończonej gęstości”. Ten obiekt nazywa się czarną dziurą.

Czarna dziura składa się z dwóch części: horyzontu zdarzeń i osobliwości. Horyzont zdarzeń to obwód poza samą czarną dziurą, zwany punktem bez powrotu. Przekroczenie horyzontu zdarzeń oznaczałoby, że do oddalenia się od czarnej dziury potrzebna byłaby prędkość ucieczki większa niż prędkość światła. Ponieważ nic, co wiemy, nie jest szybsze od światła, nic, co wiemy, nie może uciec z czarnej dziury, gdy zbliży się do niej zbyt blisko.

Horyzont zdarzeń tworzy promień wokół czarnej dziury znany jako promień Schwarzschilda. Nazwany na cześć słynnego niemieckiego astronoma Karla Schwarzschilda, promień ten jest obliczany przez określenie masy obiektu, który zapadł się, tworząc czarną dziurę. Schwarzschild zasugerował, że zapadające się masywne gwiazdy, które powinny emitować promieniowanie, nie zostałyby wyemitowane, ponieważ promieniowanie to zostało wessane do czarnej dziury.

Osobliwość leży w centrum samej czarnej dziury. Ponieważ światło nie może uciec, oznacza to, że czarnej dziury nie można zobaczyć w tradycyjnym tego słowa znaczeniu. Skąd więc wiemy, że istnieją?

Naukowcy woleliby wykryć czarne dziury niż je zobaczyć. Odbywa się to na kilka sposobów. Obserwując reakcje gwiazd, naukowcy mogą określić, czy krążą one wokół czarnej dziury – zakładając, że gwiazda emituje światło o wysokiej energii (za pośrednictwem NASA). Niezwykle wysoka grawitacja na pobliskich obiektach powoduje również obserwowalne zachowanie, co jasno pokazuje obserwatorom, że na te obiekty ma wpływ czarna dziura.

Cool Cosmos wyjaśnia dalej, że grawitacja tej czarnej dziury spowoduje, że gazy zbliżą się do niej, tworząc dysk gazu, który będzie szybko krążył wokół niej. Kiedy dysk obraca się z określoną prędkością, cząsteczki gazu stają się bardzo gorące i emitują promieniowanie X. Naukowcy obserwujący nocne niebo mogą zobaczyć te promienie X na Ziemi.

Tylko najbardziej masywne gwiazdy stają się czarnymi dziurami. Małym i średnim gwiazdom brakuje potencjalnej masy, aby wywołać masowe kolaps potrzebne do zainicjowania reakcji łańcuchowej czarnej dziury. Te bezmasowe gwiazdy w końcu umrą i staną się białymi karłami lub gwiazdami neutronowymi.

Martwisz się, że nasze Słońce samo zapadnie się i wciągnie całe życie na Ziemi do czarnej dziury? Nie mogę. Nasze Słońce jest gwiazdą średniej wielkości i nie miałoby masy potrzebnej do stania się czarną dziurą. Ważne jest również, aby powtórzyć, że nawet gdyby nasze słońce zamieniło się w czarną dziurę, nie bylibyśmy żywi, by tego doświadczyć. Na długo przed śmiercią gwiazda pęcznieje od masy i ciepła, w wyniku czego nasza planeta spłonie przez całe życie na długo przed zapadnięciem się.

Dodaj komentarz