Černá díra. Vesmírný objekt, který už jen při vyslovení svého názvu nahání hrůzu. Ovšem zdá se, že černé díry si najdou chvíli i na romantiku. Američtí astronomové totiž objevili dvě černé díry, které kolem sebe něžně tančí.
Aby si člověk mohl obě „tanečnice“ prohlédnout zblízka, musel by urazit vzdálenost pěti miliard světelných let. Černé díry si svůj parket našly ve středu dvou galaxií, které se před časem srazily. Podle expertů podobný osud čeká i naši galaxii, která se v budoucnosti srazí s galaxií Andromeda. Počítačové simulace hovoří o tom, že se tak stane za 2 miliardy let.
Nečekaný objev
Že se mohou dvě černé díry otáčet kolem sebe, vědci tušili. V dosud prozkoumaném vesmíru však na potvrzení této teorie zatím nenarazili. Až nyní. Vzdálenost mezi oběma vesmírnými objekty činí sotva třetinu světelného roku. „Očekáváme, že se obě díry spojí,“ prohlásil americký astronom Tod Lauer.
Fyzika totiž předpokládá, že dvě černé díry, které jsou dostatečně blízko, a jsou tak gravitačně vázané, vyzařují gravitační vlny. Tato prognóza vychází z obecné teorie relativity. V určitém momentu dojde k tomu, že gravitační interakce je natolik silná, že se horizonty černých děr začnou deformovat, až se obě díry setkají a spojí. Přesný popis, jak se to bude dít, nenabízí ani Einsteinova teorie. Proto je objev dvou černých děr pro vědce, kteří se problémem zabývají, doslova dar z nebes.
Jeden bilion Sluncí
Astronomové předpokládají, že černou dírou se ve svém centru může pochlubit každá galaxie. První výpočty ukázaly, že objevené černé díry kolem sebe obtančí jednou za sto let. Nejsou stejně velké, větší černá díra váží zhruba tolik jako bilion Sluncí. Její partnerka je lehčí, ale také to není žádný drobeček, vešlo by se do ní 20 milionů Sluncí.
Sledování černých děr je samo o sobě obtížné. Tento zvláštní vesmírný objekt pohlcuje i světlo, takže jeho existenci lze pouze nepřímo vyvozovat. „Tanečnice“ byly objeveny při zkoumání kvasarů, tedy vzdálených zářících objektů. Při analýze údajů z 17 500 kvasarů byla v jednom z nich odhalena neobvyklá věc – dvě místa s výraznějším rudým posuvem světelného spektra. A právě zde probíhají taneční hodiny či spíše roky obou černých děr.
Nekonečně zakřivený prostor
Černé díry obklopuje sféra, která se nazývá horizont událostí. Zde je prostor natolik zakřiven, že z něj nic neunikne, ani hmota, ba ani světlo. Nešťastný kosmonaut, který by sem spadl, by byl natažen a poté roztrhán. Poněkud méně drastický pokus, při kterém by se vlastnosti černé díry ukázaly, by mohl spočívat ve vhození hodin do tohoto prostoru. Fyzici předpokládají, že hodiny by šly stále pomaleji, ovšem zakrátko by pozorovateli zcela zmizely. Uvnitř černé díry je tzv. singularita. Pro lidský mozek je to nepředstavitelné, ale zde je zakřivení prostoru a hustota nekonečná.
Jak černé díry vznikají, to už se současné vědě pochopit podařilo. Vesmír je plný gigantických mračen, která se tu a tam počnou smršťovat. Když jsou okolnosti příznivé, tedy pokud je dostatečná hmotnost a vnitřní teplota, spustí se termojaderná reakce. Při deseti milionech stupňů Celsia začne přeměna vodíku na helium a narodí se hvězda.
Jak vzniká černá díra?
Po spotřebování značné části vodíku v jádře se rovnováha uvnitř hvězdy poruší a ta se začne opět smršťovat. Teplota a tlak však dále rostou, což je dlouhodobě neudržitelný stav. Další osud hvězdy závisí na její hmotnosti. U hmotnějších hvězd smršťování pokračuje, až se zapálí další stupeň termojaderné reakce spalující helium na uhlík, čímž vznikne rudý obr. Až se takto rozepne například naše Slunce, jeho povrch bude dál než oběžná dráha Venuše.
Z gravitace se hvězda rodí, gravitace vede i k jejímu zhroucení. Opět zde důležitou roli hraje hmotnost. Menší hvězdy končí jako bílí trpaslíci, vesmírné objekty velké jako planeta. Od planety se ovšem liší dost podstatně, vždyť jeden centimetr krychlový zde váží celou tunu. Možností, jak taková hvězda prožije svůj důchod, je však mnohem více. Když je gravitace dostatečně silná, hvězda se pod jejím náporem zhroutí sama do sebe a černá díra je na světě.
Záhada singularity
Gravitační singularita se nachází v centru černých děr. Jedná se o teoretickou představu bodu v prostoru, kde gravitační pole a jiné fyzikální veličiny nabývají nekonečných hodnot. Ve skutečnosti není jasné, co se v tomto bodě a jeho nejbližším okolí děje. Chybí teorie, která by dávala rozumné výsledky a stávající fyzikální teorie (obecná teorie relativity a kvantová mechanika) si s tímto problémem neví rady. Určité představy o dění v singularitách nabízí teorie strun, ta však není dokončena a má jisté problémy s ověřením svých předpovědí. Velmi populárně řečeno, tato teorie předpokládá, že základními stavebními kameny přírody nejsou částice s nulovými rozměry, nýbrž jednorozměrné struny, které vibrují různými způsoby, odpovídajícími různým druhům částic.
Červí díra není černá díra
Zatímco existence černých děr je již prokázána, červí díra je stále jen hypotetický objekt. V roce 1935 jeho možnou existenci nadhodil Albert Einstein společně se svým kolegou Nathanem Rosenem. Zjednodušeně se dá říci, že červí díra je schopna vytvořit zkratku přes čas a prostor, hovoří se zde o cestách přímějších, než jsou samotné přímky. Název „červí díra“ se pak vysvětluje analogií k červovi, který se z jednoho bodu povrchu jablka prokousává k jinému bodu na jeho povrchu, necestuje tedy po povrchu jablka, ale využívá třídimenzionální zkratku.
Zajímavé objevy o černých dírách
V roce 2004 bylo objeveno mnoho černých děr, což vedlo k vypracování nové teorie rozšíření černých děr ve vesmíru, která udává, že existuje takřka pětkrát více černých děr, než se do té doby předpokládalo.
V červenci 2004 astronomové objevili obří černou díru Q0906+6930 v centru vzdálené galaxie v souhvězdí Velké medvědice. Odhad věku a hmotnosti takových černých děr nám může pomoci určit věk vesmíru.
V listopadu 2004 tým astronomů oznámil objev první černé díry střední hmotnosti v naší galaxii, která obíhá přibližně tři světelné roky od Střelce A*. Tato střední černá díra s hmotností asi 1300 Sluncí se nachází uvnitř shluku sedmi hvězd, pravděpodobně jako pozůstatek masivního shluku hvězd roztrženého galaktickým středem. Tento objev může podpořit myšlenku, že supermasivní černé díry se zvětšují pohlcováním blízkých menších černých děr a hvězd.
V únoru 2005 byl objeven modrý obr SDSS J090745.0+24507, opouštějící Mléčnou dráhu dvojnásobnou únikovou rychlostí (0,0022 rychlosti světla). Trajektorii hvězdy je možné dohledat až zpět ke galaktickému jádru. Vysoká rychlost této hvězdy podporuje hypotézu existence supermasivní černé díry ve středu naší galaxie.
Vznik mikročerných děr na Zemi v částicových urychlovačích byl trochu nejistě ohlašován, ale doposud není potvrzen. Dodnes není znám ani žádný pozorovaný kandidát na prvotní černou díru.
Australští vědci vypočítali, jak maximalizovat dobu přežití v černé díře. Jejich teorie v jednoduchosti říká: Existuje jediná nejdelší cesta při pádu do černé díry, tj. dráha volného pádu z počátečního klidu, nicméně existují i kratší cesty. V případě překročení horizontu událostí po jedné z kratších cest je možno zažehnout motory rakety a tím se dostat na nejdelší (cestu?) a maximalizovat svůj čas.
Zdroj: wikipedie
