Što je crna rupa?

Fascinantne i neshvaćene, crne rupe su područja u svemiru s površinskom gravitacijom toliko snažnom da čak ni svjetlost ne može pobjeći. Njegova se granica naziva horizontom događaja i smatra se točkom bez povratka.

Kada materija dođe do horizonta događaja, bit će usisana u singularitet crne rupe, koja je, teoretiziraju znanstvenici, beskonačno mala i gusta točka na kojoj zakoni fizike više ne vrijede. Crne rupe nisu vidljive, tako da znanstvenici mogu razaznati njihovu prisutnost samo prema utjecaju okolne materije.

John Michell je to prvi predložio

Albertu Einsteinu ponekad se pogrešno pripisuje otkriće crnih rupa, ali John Michell, profesor sa Sveučilišta Cambridge, došao je na ideju davne 1783. Michell se na kraju počeo pitati koliko brzo bi se projektil trebao kretati da bi pobjegao od gravitacijske sile zvijezde čija je promjer 500 puta veći od Sunca. Ovu ideju oživio je Albert Einstein, koji ju je svojom teorijom relativnosti podigao na drugu razinu. Kasnije je Carl Schwarzschild koristio Einsteinovu teoriju relativnosti kako bi izračunao da svaka masa može postati crna rupa ako se dovoljno čvrsto stisne.

Kada je teorija postala stvarnost

Promatrani od strane rendgenskog satelita Uhuru 1971. godine, astronomi koji su proučavali zviježđe Labuda pronašli su rendgenske zrake iz onoga za što su sumnjali da je crna rupa, poznata kao Labud X-1. Udaljena je više od 6000 svjetlosnih godina od Zemlje i s oko 15 puta većom masom od Sunca, jedna je od najtežih zvjezdanih crnih rupa ikada pronađenih. Budući da se okreće 800 puta u sekundi, područje oko njega postalo je prostorno-vremenski vrtlog.

Vrste crnih rupa

Istraživanja sugeriraju da mogu postojati tri vrste crnih rupa: zvjezdane, supermasivne i minijaturne. Kada masivne zvijezde umru i kolabiraju, rezultat je zvjezdana crna rupa. Zvjezdane crne rupe su otprilike između 10 i 20 puta veće od mase Sunca. U usporedbi sa zvijezdom, supermasivne crne rupe su milijune do milijarde puta veće od Sunca. Oni postoje u središtu mnogih velikih galaksija i mogu imati ulogu u formiranju galaksija. Minijaturne crne rupe nikada nisu otkrivene, ali se pretpostavlja da su dio Velikog praska.

Rotacija u crnim rupama

Mjerenje spina područja prostora bez čvrste površine je teško. Zbog ponašanja bliskih objekata, znanstvenici su naučili da se neke crne rupe okreću, dok se druge ne. Nerotirajuća crna rupa – poznata kao Schwarzschildova crna rupa – ima singularnost i horizont događaja. Vrteće se crne rupe, Kerr crne rupe, češće su i formirane su od kolabirane rotirajuće zvijezde. Imaju iste dijelove kao Schwarzschild, plus ergosferu i statičku granicu.

Otkrivanje Strijelca A*

Godine 1974. znanstvenici su otkrili da se u središtu galaksije Mliječni put, 25.640 svjetlosnih godina od Zemlje, nalazi supermasivna crna rupa nazvana Strijelac A*. Sgr A* ima plin od više milijuna stupnjeva oko sebe i masu koja je približno četiri milijuna puta veća od Sunca. Znanstvenici su potvrdili da je Sgr A* stvarno bio tamo gledajući malu zvijezdu u orbiti, S2, kako svakih 16 godina ulazi u gravitacijski bunar crne rupe, kao i njezine baklje koje putuju brzinom od oko 30 posto brzine svjetlosti.

koja je razlika između neovisnog i ovisnog

Prirast

Kako predmet pada prema crnoj rupi, nastaju krhotine od plina, plazme ili prašine. Protok koji oni stvaraju naziva se akrecijski disk. Gravitacijskim privlačenjem jedni drugima tvore mnoge objekte, uključujući planete, zvijezde i crne rupe. Kada plin velikom brzinom spiralno kruži u supermasivne crne rupe, mlazovi energetskih čestica izbijaju iz središta. Vjeruje se da akrecija ima ulogu u ovom procesu jer je učinkovitiji izvor energije.

Promatranje izravnog kolapsa

Godine 2009. svemirski teleskop Hubble promatrao je zvijezdu N6946-BH1 od 25 sunčeve mase kako gori više od milijun puta svjetlije nego inače tijekom nekoliko mjeseci. Očekivalo se da će to postati supernova. Umjesto toga, implodirao je i stvorio crnu rupu. Izravni kolaps događa se kada zvijezda podlegne vlastitom gravitacijskom privlačenju dok umire i kolabira u sebe stvarajući crnu rupu. Znanstvenici procjenjuju da između 10 i 30 posto masivnih zvijezda ovako propada.

NCG 4889

NASA navodi da supermasivne crne rupe imaju masu veću od milijun energije Sunčeve mase. Međutim, crna rupa u galaksiji NGC 4889 ima promjer od približno 130 milijardi kilometara. Bila je uspavana milijardama godina, dopuštajući zvijezdama da se formiraju i mirno kruže. Ali ako bi se sudarila s drugom galaksijom, mogla bi se ponovno aktivirati. Srećom, ova supermasivna crna rupa udaljena je 300 milijuna svjetlosnih godina i ne predstavlja prijetnju galaksijama Mliječne staze ili Andromede.

Spajanje crnih rupa

Još 2011. godine istraživači su zapravo uhvatili slučaj spajanja crnih rupa u NGC 3393. Činilo se da crnu rupu u srcu galaksije proždire veća sa samo 490 svjetlosnih godina između njih. Kada se crne rupe spoje, to može biti nasilan fenomen gdje su predmeti i materija istrgnuti ili čak izbačeni. Međutim, s ovakvim manjim spajanjima pokazalo se da je to bio relativno miran događaj.

Fenomen bijele rupe

Crne rupe su toliko moćne da ništa ne izmiče njezinom horizontu događaja osim ako ne idu brže od brzine svjetlosti. Ali što je s područjem prostora u kojem ništa ne može ući u horizont događaja? Bijele rupe su teorijska suprotnost crnim rupama. Godine 2014. teoretski fizičari Carlo Rovelli i Francesca Vidotto sugerirali su da će mrtve crne rupe koje se više ne mogu dalje skupljati umrijeti i postati bijele rupe. Još uvijek se postavljaju pitanja o njihovom potencijalnom postojanju i što bi se dogodilo kada bi se susreli s crnim rupama.