Misterija svemira – šta su crne rupe?

34
Misterija svemira šta su crne rupe
Misterija svemira šta su crne rupe

Crne rupe su mesta u svemiru sa toliko snažnom gravitacionom silom privlačenja, da iz njih čak ni svetlost ne može da pobegne. Iako su crne rupe misteriozne i egzotične, one su ključna posledica delovanja gravitacije: Kada se velika masa stisne u dovoljno mali prostor ono što nastaje kao rezultat raskida samu strukturu prostora i vremena, postajući ono što se naziva singularnošću. Gravitacija crne rupe je toliko snažna da može da uvuče sve što se nalazi u njenoj blizini i da ga „proguta“.

Pošto nijedno svetlo ne može da izađe iz ove čudnovate pojave, ljudi ne mogu da vide crne rupe. One su nevidljive golem okom, jedino što može pomoći u njihovoj detekciji su svemirski teleskopi sa specijalnim alatima. Specijalni dodaci svemirskih teleskopa mogu da snime kako se zvezde koje su vrlo blizu crnih rupa ponašaju drugačije od ostalih zvezda.

Kako možemo saznati nešto o crnim rupama, kad su nevidljive?

Nijedna svetlost, uključujući rendgenske zrake, ne može da pobegne iz horizonta crne rupe, regije iz koje nema povratka. NASA-ini teleskopi koji proučavaju crne rupe promatraju okolno okruženje crnih rupa, gde ima materijala, vrlo blizu horizonta događaja. Materija se zagreva na milione stepeni povlačenjem prema crnoj rupi, pa blista u rendgenskim zracima. 

Ogromna gravitacija crnih rupa takođe iskrivljuje sam prostor, pa je moguće videti uticaj nevidljivog gravitacionog privlačenja na zvezde i druge predmete.

Kako nastaju crne rupe?

Naučnici misle da su najmanje crne rupe nastale kada je nastao i svemir. Stelarne crne rupe nastaju kada se centar vrlo velike zvezde uruši sam u sebe ili doživi kolaps. Kada se to dogodi, to izaziva supernovu. Supernova je zvezdana eksplozija, koja šalje deliće zvezde u svemir.

Naučnici smatraju da su super-masivne crne rupe nastale istovremeno sa galaksijom u kojoj se nalaze.

Zvezdano nebo izgleda uliva spokoj, a tamo, negde daleko gore, u ovom momentu možda umire zvezda i nastaje crna rupa (freepik.com)

Koliko vremena treba da nastane crna rupa?

Crna rupa zvezdane mase, na desetine puta veće od mase Sunca, verovatno se može formirati za nekoliko sekundi, nakon kolapsa masivne zvezde. Ove relativno male crne rupe mogu se napraviti spajanjem dva gusta zvezdana ostatka, koja se nazivaju neutronske zvezde. Neutronska zvezda se takođe može spojiti sa crnom rupom da bi napravila veću crnu rupu ili se dve crne rupe mogu sudariti. Ovakva spajanja takođe brzo prave crne rupe i proizvode talase u prostorno vremenskom kontinuumu, zvane gravitacioni talasi.

Misterioznije su džinovske crne rupe pronađene u centrima galaksija – „supermasivne“ crne rupe, koje mogu imati na milione ili milijarde puta veću masu od Sunca. Može proći manje od milijardu godina da jedna crna rupa dostigne vrlo veliku veličinu, ali nepoznato je koliko im je uopšte potrebno da se formiraju.

Kako naučnici izračunavaju masu super-masivnih crnih rupa?

Istraživanje uključuje ispitivanje kretanja zvezda u centrima galaksija. Ovi pokreti podrazumevaju tamno, masivno telo čija se masa može izračunati iz brzina zvezda. Materija koja padne u crnu rupu dodaje masi crne rupe. Njena gravitacija ne nestaje iz univerzuma.

Da li crna rupa može da „proguta“ čitavu galaksiju?

Ne. Nema šanse da crna rupa proguta čitavu galaksiju. Gravitacioni domet super-masivnih crnih rupa sadržanih u sredini galaksija je velik, ali ni približno dovoljan da pojede celu galaksiju.

Zemlji ne preti opasnost da bude usisana od strane crne rupe (freepik.com)

Šta bi se desilo kada biste upali u crnu rupu?

To sigurno ne bi bilo dobro! Ali ono što znamo o unutrašnjosti crnih rupa potiče iz Opšte teorije relativnosti Alberta Ajnštajna.

Udaljeni posmatrači crnih rupa vide samo regije izvan horizonta događaja, ali potencijalni posmatrač koji bi upao u crnu rupu doživeo bi sasvim drugačiju „stvarnost“. Ako biste ušli u horizont događaja, vaša percepcija prostora i vremena u potpunosti bi se promenila. Istovremeno, neizmerna gravitacija crne rupe stisnula bi vas vodoravno i okomito istegnula poput rezanca, zbog čega naučnici ovaj fenomen (bez šale) nazivaju „špagetifikacijom“.

Srećom, ovo se nikome nije dogodilo, niti se može dogoditi. Crne rupe su predaleko da bi uvukle bilo šta iz našeg Sunčevog sistema. Zanimljivost – naučnici su primetili kako crne rupe cepaju zvezde, a to je proces koji oslobađa ogromnu količinu energije.

Da li Sunce može da se pretvori u crnu rupu?

Pitanje ima logike – naše Sunce je zvezda, a kolapsom zvezda nastaju crne rupe. Međutim, Sunce se nikada neće pretvoriti u crnu rupu, jer nije dovoljno masivno da eksplodira. Umesto toga, Sunce će postati gusti zvezdani ostatak zvan beli patuljak.

Ali ako bi, hipotetički, Sunce iznenada postalo crna rupa iste mase kao danas, to ne bi uticalo na orbite planeta, jer bi njegov gravitacioni uticaj na Sunčev sistem bio isti. Dakle, Zemlja bi se nastavila okretati oko Sunca bez privlačenja – iako bi nedostatak sunčeve svetlosti bio poguban za život na Zemlji.

Da li su crne rupe imale uticaja na našu planetu?

Crne rupe zvezdane mase su posledica eksplozije masivnih zvezda. Te eksplozije u svemir distribuiraju elemente poput ugljenika, azota i kiseonika neophodnih za život. Spajanje dve neutronske zvezde, dve crne rupe ili neutronske zvezde i crne rupe, na sličan način šire teške elemente oko kojih će jednog dana možda nastati deo novih planeta. Udarni talasi zvezdanih eksplozija takođe mogu pokrenuti stvaranje novih zvezda i novih solarnih sistema. Dakle, u nekom smislu svoje postojanje na Zemlji dugujemo davnim eksplozijama i sudarima koji su stvorili crne rupe.

Čini se da većina galaksija ima super-masivne crne rupe u svojim centrima. Veza između formiranja ovih super-masivnih crnih rupa i formiranja galaksija još uvek nije shvaćena. Postoji mogućnost da je crna rupa mogla da igra ulogu u formiranju naše galaksije Mlečni put. Ali ovo je dilema ranga “šta je starije kokoška ili jaje” – odnosno, koji je bio prvi, galaksija ili crna rupa? – jedna je od velikih zagonetki našeg univerzuma.

Crne rupe su stare koliko i svemir (freepik.com)

Koja je najudaljenija crna rupa ikad viđena?

Najudaljenija crna rupa ikada otkrivena nalazi se u galaksiji udaljenoj oko 13,1 milijarde svetlosnih godina od Zemlje. (Starost svemira trenutno se procenjuje na oko 13,8 milijardi godina, pa to znači da je ova crna rupa postojala oko 690 miliona godina nakon Velikog praska)

Ova super-masivna crna rupa je ono što astronomi nazivaju „kvazar“ – tu se velike količine gasa ulivaju u crnu rupu tako brzo da je izlazna energija hiljadu puta veća od one u samoj galaksiji. Njegova izuzetna osvetljenost je razlog što ga astronomi mogu otkriti na tako velikim udaljenostima.

Ako iz crne rupe ništa ne može da pobegne, hoće li one na kraju progutati čitav svemir?

Univerzum je veliko mesto. Konkretno, veličina regiona u kojoj određena crna rupa ima značajan gravitacioni uticaj prilično je ograničena u poređenju sa veličinom galaksije. Ovo se odnosi čak i na super-masivne crne rupe, poput one pronađene usred Mlečnog puta. Ova crna rupa je verovatno već „pojela“ većinu ili sve zvezde koje su nastale u blizini, a zvezde dalje su uglavnom sigurne od uvlačenja. Budući da ova crna rupa već ima masu nekoliko miliona puta veću od mase Sunca, doći će do malog porasta njene mase ako proguta još nekoliko zvezda sličnih Suncu. Ne postoji opasnost da Zemlja može da bude uvučena (koja se nalazi 26.000 svetlosnih godina od crne rupe Mlečnog puta).

Budući sudari galaksija dovešće do povećanja crnih rupa, na primer spajanjem dve crne rupe. Ali sudari se neće događati u nedogled, jer je svemir velik i konstantno se širi, pa je vrlo malo verovatno da će doći do toga da se crne rupe “otmu kontroli”.

Mogu li se crne rupe smanjiti?

Da. Pokojni fizičar Stiven Hoking ukazao je da se, iako se crne rupe povećavaju “proždirući” materiju, one polako i smanjuju, jer gube male količine energije nazvane „Hokingovo zračenje“.

Hokingovo zračenje nastaje zato što prazan prostor ili vakuum zapravo nije prazan. To je zapravo more čestica koje neprestano iskaču i izlaze iz postojanja. Hoking je pokazao da ako se par takvih čestica stvori u blizini crne rupe, postoji šansa da će jedna od njih biti uvučena u crnu rupu pre nego što bude uništena. U tom slučaju, njegov partner će pobeći u svemir. Energija za to dolazi iz crne rupe, pa crna rupa ovim postupkom polako gubi energiju i masu.

Na kraju, u teoriji, crne rupe će ispariti kroz Hokingovo zračenje. Ali trebalo bi mnogo duže od čitavog doba svemira da većina crnih rupa za koje znamo ispare. Crne rupe, čak i one koje imaju nekoliko puta veću masu od Sunca, postojaće još veoma, veoma dugo!