Čierne diery sú oblasti vesmíru, kde je toľko hmoty v malom objeme, že existuje horizont udalostí - oblasť vesmíru, z ktorej nemôže uniknúť nič, ani svetlo. To však neznamená, že čierne diery nasávajú hmotu. Proste ju priťahujú. Vedecký redaktor Forbes vyvracia jeden z mýtov o Čiernych dierach.
Čierne diery sú oblasti vesmíru, kde je toľko hmoty v malom objeme, že existuje horizont udalostí - oblasť vesmíru, z ktorej nemôže uniknúť nič, ani svetlo. To však neznamená, že čierne diery nasávajú hmotu. Proste ju priťahujú.
Čierne diery sú možno najpodivnejšie a najúžasnejšie objekty vo vesmíre. Tam je obrovská hmota sústredená vo veľmi malom objeme a čierne diery sa nevyhnutne zrútia do stavu singularity, obklopené horizontmi udalostí, za ktoré už nič nemôže ísť. Jedná sa o najhustejšie objekty vo vesmíre. Keď sa niečo dostane príliš blízko k nim, sily čiernej diery to roztrhajú. Keď hmota, antihmota alebo žiarenie prekročí horizont udalostí, jednoducho spadnú do stredu čiernej diery, zväčšia ju a pridajú na jej hmotnosti.
Tieto vlastnosti čiernych dier skutočne existujú a je to všetko pravda. S tým je ale spojená jedna myšlienka, ktorá je absolútnou fikciou: že čierne diery nasávajú hmotu okolo seba. To je veľmi ďaleko od pravdy a je to úplné skreslenie obrazu gravitácie. Najväčší mýtus o čiernych dierach je, že nasávajú hmotu. A tu je vedecká pravda.
V zásade a z praktického hľadiska sa čierna diera môže formovať rôznymi spôsobmi. Veľká, hmotná hviezda môže ísť na supernovu, ktorej centrálne jadro sa zrúti a vytvorí čiernu dieru. Môžete vidieť, ako dve neutrónové hviezdy splývajú, a ak prekonajú určitý hmotnostný prah, potom je výsledkom nová čierna diera. Buď sa zrúti obrovský zhluk hmoty (supermasívna hviezda alebo obrovský mrak zmenšujúceho sa plynu) a priamo sa zmení na čiernu dieru.
Ak je v dostatočne koncentrovanom objeme priestoru dostatok hmoty, vytvorí sa okolo nej horizont udalostí. Za horizontom udalostí sa od neho môžeme vzdialiť, ak sa vzdialime od čiernej diery rýchlosťou svetla. Ale ak sme vo vnútri horizontu udalostí, potom aj pri rýchlosti svetla, ktorá je hranicou kozmickej rýchlosti, nás akákoľvek trajektória pohybu stále dovedie do stredu čiernej diery, to znamená k singularite. Je jednoducho nemožné uniknúť z čiernej diery vo vnútri horizontu udalostí.
Ale objekty mimo čiernej diery majú tiež veľa problémov. Čierne diery sú také masívne, že ak sa priblížime k jednej z nich, začneme pociťovať značné slapové sily. Tieto slapové sily možno poznáte, ak viete, čo je Mesiac a ako interaguje so Zemou.
Samozrejme, Mesiac a Zem možno považovať za hmotné body, vzdialené od seba v pomerne veľkej vzdialenosti 380 tisíc kilometrov. Ale v skutočnosti Zem nie je bod, ale objekt, ktorý zaberá určitý a celkom skutočný objem. Niektoré oblasti Zeme sú bližšie k Mesiacu ako iné. Tí, ktorí sú bližšie, zažívajú gravitačnú silu viac ako priemer. Tí, ktorí sú ďalej, majú nižšiu ako priemernú gravitáciu.
Propagačné video:
Okrem rozdielu vo vzdialenosti však existujú aj ďalšie funkcie. Rovnako ako všetky fyzické objekty, aj Zem je trojrozmerná. To znamená, že „vrch“a „spodok“Zeme (pri pohľade z Mesiaca) sú vytiahnuté dovnútra, smerom k jej stredu vzhľadom na tie časti, ktoré sú v strede.
S tým všetkým, ak odčítame priemernú silu existujúcu v ktoromkoľvek bode Zeme, uvidíme, že rôzne body na povrchu sú vystavené vonkajším silám z Mesiaca rôznymi spôsobmi. Čiary týchto síl tvoria relatívne sily pôsobiace na objekt a vysvetľujú, prečo je objekt pod vplyvom slapovej sily ťahaný k nemu a stlačený kolmo na smer tejto sily.
Čím bližšie sme k masívnemu objektu, tým väčšie sú slapové sily. Rastú ešte rýchlejšie ako gravitácia! Pretože čierne diery majú obrovskú hmotnosť, ale sú veľmi kompaktné, vytvárajú najsilnejšie slapové sily vo vesmíre. Z tohto dôvodu, keď sa blížime k čiernej diere, čoraz viac sa napíname a stávame sa ako tenké špagety.
Na základe toho je veľmi ľahké pochopiť, prečo nás môže čierna diera nasať. Čím viac sa k tomu blížime, tým silnejšia je sila príťažlivosti a tým viac sa nás prílivová sila začína naťahovať a trhať.
Predstava, že môžeme byť vtiahnutí do čiernej diery, je však nesprávna. Akákoľvek častica, ktorá tvorí predmet, ktorý je pod vplyvom čiernej diery, sa stále podriaďuje známym fyzikálnym zákonom, vrátane pravidla zakrivenia časopriestoru od všeobecnej relativity.
Áno, kvôli prítomnosti hmoty sa tkanina vesmíru ohýba a čierna diera je najväčšou akumuláciou hmoty vo vesmíre. Je ale tiež pravda, že hustota tejto hmoty nijako neovplyvňuje zakrivenie vesmíru. Ak sa na miesto Slnka postaví biely trpaslík, neutrónová hviezda alebo čierna diera s rovnakou hmotnosťou, sila gravitačného vplyvu na Zem sa nezmení. Priestor okolo nás je zakrivený celkovou hmotou ako celkom a hustota s tým nemá prakticky nič spoločné.
Z diaľky je čierna diera ako každá iná hmota vo vesmíre. Ale ak sa k nej priblížime v minimálnej vzdialenosti niekoľkých polomerov Schwarzschildovej sféry, potom si začneme všímať odchýlky od newtonovskej gravitácie. Čierna diera však stále funguje jednoducho ako ťažisko a objekty, ktoré sa k nej blížia, obiehajú okolo normálnej obežnej dráhy: kruh, elipsa, parabola alebo hyperbola s veľmi dobrou aproximáciou.
Prílivové sily môžu spôsobiť roztiahnutie a rozpadnutie blížiacich sa objektov. A keď sa hmota hromadí okolo čiernej diery vo forme akrečného disku, môžu vzniknúť ďalšie následky, ako napríklad magnetické polia, trenie a zahriatie. V dôsledku tohto dodatočného nárazu sa časť hmoty spomalí a pohltí ju čierna diera, ale väčšina zostane vonku.
Faktom zostáva, že čierne diery nič nenasávajú. Všetky ostatné bežné objekty (mesiace, planéty, hviezdy) majú rovnaké sily ako čierna diera. Všetko je to iba gravitácia. Najväčší rozdiel je v tom, že čierne diery sú hustejšie ako väčšina objektov, vo vesmíre zaberajú oveľa menší objem a môžu byť oveľa masívnejšie ako akýkoľvek iný objekt. Saturn potichu letí na svojej obežnej dráhe okolo Slnka, ale ak namiesto Slnka v strede Mliečnej dráhy dáme čiernu dieru, ktorej hmotnosť je štvormiliónkrát väčšia ako hmotnosť našej hviezdy, potom prílivové sily Saturn zlomia a premení ho na obrovský krúžok a stane sa neoddeliteľnou súčasťou akrečného disku. táto istá čierna diera. A ak je v prítomnosti gravitácie generovanej hmotou dostatok trenia, zahriatia a zrýchlenia,elektrické a magnetické polia, potom časom spadne dovnútra a bude prehltnuté.
Zdá sa iba, že čierne diery pohlcujú hmotu, pretože sú veľmi masívne a prílivové sily a hmota nahromadené okolo čiernej diery môžu spoločne roztrhnúť vonkajšie predmety na kúsky, po ktorých bude časť takéhoto objektu pod vplyvom ťažnej sily vo vnútri akrečného disku a v priebehu času a vo vnútri samotnej čiernej diery. Ale čierna diera je veľmi prieberčivá a drvivá väčšina hmoty, ktorá prechádza blízko nej, je vypľutá späť v tej či onej podobe. A len malá časť spadá do horizontu udalostí, čo núti čiernu dieru rásť postupne.
Ak nahradíme všetku hmotu vo vesmíre čiernou dierou so zodpovedajúcou hmotou a potom odstránime všetko, čo vytvára trenie, povedzme akrečné disky, potom čierna diera nasaje veľmi málo. Častice podstúpia iba trenie v dôsledku žiarenia gravitačných vĺn prechádzajúcich zakriveným časopriestorom generovaným čiernou dierou. Podľa Einsteinovej teórie bude vnútri absorbovaná iba tá hmota, ktorá je vo vnútri a v samom strede stabilnej cyklickej dráhy. To je zanedbateľné v porovnaní s tým, čo spadá do horizontu udalostí v našej fyzickej realite.
Výsledkom je, že máme iba gravitačnú silu a zakrivený časopriestor vznikajúci z prítomnosti týchto hmôt. Myšlienka čiernych dier, ktoré niečo nasávajú, je najväčší mýtus. Zvyšujú sa vďaka gravitácii a ničomu inému. Ale vo vesmíre je to viac než dosť.
Ethan Siegel