Černé díry jsou děsivé a patří mezi nejzajímavější a nejzáhadnější objekty ve vesmíru. To je pravděpodobně důvod, proč jsou předmětem tolika sci-fi příběhů, článků o astronomii a výzkumných prací. Ale co je černá díra? Černé díry jsou v podstatě objekty ve vesmíru, které jsou tak extrémně masivní a husté, že nic nemůže uniknout jejich gravitační síle, včetně světla (proto se nazývajíČernádíry). To vede k některým zajímavým scénářům týkajícím se fyziky v bezprostřední oblasti kolem černé díry.
Teorie obecné relativity předpokládá, že cokoli s hmotností zakřivuje strukturu časoprostoru, a toto zakřivení je to, co známe jako gravitace. Nejoblíbenějším (a vysoce popisným) příkladem pro ilustraci toho, jak to funguje, je příklad pryžové fólie. Představte si, že máte velký list pružné gumy, která je natažená, rozumně naučená. Tento list je 2-rozměrným znázorněním struktury prostoru (která má tři rozměry, ale pro jednoduchost a snadnost ilustrace použijeme dva). Položíte-li na plech malý mramor, udělá v gumě malý zářez. Představte si, že ten mramor je planeta, a pokud máte jeden z těch chladných skleněných pruhovaných kuliček, může dokonce vypadat hodně jako Jupiter. Při válení malého oblázku (který vytváří svůj vlastní, velmi malý prohlubeň) mramorem si můžete všimnout, že se oblázek otáčí směrem k prohlubni mramoru. Mramor v podstatě přitahuje malý oblázek k sobě kvůli své gravitaci.
Nyní, když umístíte bowlingovou kouli na desku, která je mnohem masivnější, vytvoří mnohem větší prohlubeň, která by pravděpodobně zachytila oblázek, když se kutálel. Bowlingová koule by v tomto příkladu velmi dobře představovala něco jako hvězdu. Černá díra má veškerou hmotnost hvězdy, ale na velmi malém prostoru, dost na to, aby promáčkla gumovou fólii natolik, že v určité vzdálenosti od černé díry nic neodvalíte – bez ohledu na to, jak rychle to uběhnete. – může uniknout. Oblast kolem černé díry, ze které nemůže nic uniknout, se nazývá horizont událostí a jak velká tato oblast je, závisí na velikosti samotné černé díry.
Hvězdná černá díra vzniká, když se hvězda s jádrem o hmotnosti větší než 3 sluneční hmotnosti blíží konci svého života a fúzní procesy uvnitř hvězdy se již dostatečně nevytlačují proti vnitřní gravitaci, což způsobuje implodaci hvězdy. . Jakmile je hmota uvnitř hvězdy stlačena pod určitý poloměr – pojmenovaný jako Schwarzschildův poloměr po matematikovi, který to formuloval – vzniká černá díra.
Struktura černé díry. Obrazový kredit: NCSA
Supermasivní černé díry jsou ty, které se tvoří ve středu galaxií a mohou dosahovat až miliard slunečních hmotností. Například supermasivní černá díra v centru Mléčné dráhy má hmotnost asi 40 000 Sluncí a hmota, která ji obklopuje – nazývaná „akreční disk“ – má ohromné 4 miliardy Sluncí. Jak vznikají supermasivní černé díry? Zde je vynikající podrobný článek o supermasivních černých dírách, který se zabývá některými konkurenčními teoriemi o jejich vzniku.
Černé díry mají různé velikosti v závislosti na jejich hmotnosti. Pokud by se například Slunce stalo černou dírou (ale nestane se tak, protože jeho jádro je příliš malé), poloměr černé díry by byl asi 3 km (1,86 mil). Pokud by byla Země nějakým podivným souborem okolností zhutněna do prostoru menšího, než je její Scwarzschildův poloměr, měla by černá díra velikost zhruba arašídu.
Ve středu černé díry leží to, co se nazývá a jedinečnost , kde je hmotnost černé díry stlačena na objem nula a schopnost obecné teorie relativity popsat, co se zde děje, se rozpadá.
Jak víme, že černé díry existují, pokud nevyzařují žádné světlo? Důkazy pro hvězdné černé díry pochází z pozorování jejich interakcí v binárních systémech a supermasivní černé díry lze pozorovat pomocí rentgenových dalekohledů a také prostřednictvím gravitace, kterou působí na hvězdy v galaxii.
Chcete-li se dozvědět více o černých dírách, existuje na webu několik zdrojů. Pro začátečníky, Hubblesite má vynikající encyklopedii, stejně jako Stardate.org . Můžete se také podívat na zbytek naší sekce o černých dírách v Průvodce vesmírem nebo poslouchat násobek Astronomické obsazení epizody na toto téma, např Epizody 18 , nebo se otázky zobrazí na Černá, černé díry.
Prameny: NASA: Černé díry , NASA: Hvězdy , Hyperfyzika
