Existence černých děr je bohatým zdrojem otazníků. Skupina fyziků vedená Robertem Owenem z Cornellovy University v Ithace v USA našla velmi důmyslný způsob, jak s pomocí některých chytrých teoretických přístupů a postupů porozumět tomu, jak reaguje časoprostor na jedny z nejextrémnějších sil ve vesmíru.

Černá díra sama o sobě je dostatečný generátor otázek. A co a jak se všechno dá do pohybu, když s jistou pravděpodobností dojde ke kolizi dvou takových objektů?

Časoprostorové gumákokapsy

Při uplatnění Einsteinovy obecné teorie relativity způsobují hmotné objekty trhlinu – zakřivení časoprostoru ve svém okolí. Klasická představa by se velmi zjednodušeně dala popsat asi tak, že zavěšení hmotných objektů na gumovou plachtu (zde zastupuje časoprostor) vyvolá deformaci (prohnutí podobné kapse).

Čím těžší těleso, tím víc se plachta prověsí (časoprostor zakřiví), a tím strmější sklon budou mít stěny „kapsy“. Pro tak extrémní případ jako je černá díra bude zakřivení kolmé k rovině časoprostoru (v představě gumákokapes se takové prohnutí protáhne vertikálně, proboří se všemi patry pod námi a vytvoří se trhlina).

V místě, kde sklon zakřivení přechází ve vztahu k uvažované rovině ze šikmého do kolmého je místo, za kterým už nic nemůže pádu do černé díry uniknout, ani světlo, tzv. horizont událostí.

Ne magnetismus, ale gravitace

Pokud máte pocit, že je to docela příjemně zjednodušené, nejásejte. Pro zkomplikování je třeba ještě černou díru uvést do rotace. Co se stane s časoprostorem potom?

Nejen, že bude extrémně zakřivený, ale bude mít ještě dva horizonty událostí, rotace způsobí vytvoření jakýchsi záhybů, puků, v časoprostoru, který je strháván ve směru rotace. A vědci se úspěšně pokusili charakterizovat tyto dynamické děje sítí vektorů, jakoby sítí „šipek“, které fungují jako střelka kompasu. Neřídí se však magnetickým polem, ale jsou v režii gravitační síly.

V síti vortexů a tandexů

Vědci vytvořili dva typy šipek, jedné začali říkat tandexové linie, tandexy, a druhé vortexové linie, vortexy.  Jejich propojením byl Owen a jeho tým schopen vytvořit jakousi mapu, která popisuje deformaci časoprostoru.

Tandexy popisují protažení nebo stlačení časoprostoru, popisují jak by přitažlivost černé díry protahovala a trhala jakýkoliv objekt, který by se dostal příliš blízko. Vortexy naproti tomu popisují míru rotační deformace časoprostoru.

A toto elegantní řešení pomohlo vědcům pochopit i děje probíhající při kolizi dvou černých děr. K tomu může dojít například při srážce dvou galaxií, v jejichž centrech se černé díry nacházejí. Představa takového scénáře generuje časoprostorovou noční můru.

Může však nejen teoreticky dojít i k tomu, že po kolizi dvou černých děr je výsledný objekt urychlen mimo galaxii do mezigalaktického prostoru. Co uvede takové monstrum do pohybu?

Ostře sledované gravitační vlny

„Na jedné straně černé díry se gravitační vlny vytvářené spirálními vortexy spojí s vlnami spirálních tandexů. na druhé straně votexové a tandexové vlny se navzájem vyruší. Výsledkem je pak vymrštění vln v jednom směru, což udělí nově vzniklému objektu něco jako zpětný ráz,“ vysvětluje Owen.

Tento model přináší i vysvětlení toho, za jakých podmínek by výsledný objekt za velmi krátký čas vyzářil velké množství energie ve formě gravitačních vln. Ty by bylo možné zachytit pomocí detektorů gravitačních vln, jako je např. nový interferometr LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

Zajímavé výsledky také může přinést i aplikace vytvořeného modelu jako nástroje pro zkoumání dalších kosmologických problémů.

Život ukrytý v černé díře?

*Profesor Vjačeslav Dokučajev z moskevské Akademie věd nyní tvrdí, že v supermasivních černých dírách v centru galaxie by mohly existovat možná i planety, a na nich pak život. *Dokučajev studoval hypotetické dráhy v prostoru mezi horizontem událostí a singularitou (místem, kde je zakřivení prostoročasu nekonečné a gravitační síly jsou nekonečně velké).

*Došel k závěru, že by mohla existovat místa, kde by částice a planety mohly mít stabilní i když neobvyklé spirální dráhy.

*„Tyto planety by mohou mít k dispozici i komplexní chemii, dost bohatou na to, aby se vyvinul život,“ říká Dokučajev.

*To ovšem vede k hypotéze, že uvnitř černé díry by mohly bezpečně existovat i vyspělé civilizace, ovšem ještě nějakou dobu ji zřejmě nebudeme schopni ověřit.