26092017Nowości:
   |    Rejestracja

Czarna dziura w oku teleskopu


W kwietniu rusza pierwszy teleskop, który umożliwi obserwację horyzontu zdarzeń czarnej dziury. Co zobaczy? Fizyka teoretyczna zakłada, że poza horyzont zdarzeń z czarnej dziury nie wydostaje się nic – nawet światło. To implikuje możliwości oglądania samego horyzontu, a przede wszystkim tego, co dzieje się na nim z czasem. Sam horyzont powinien wyglądać jak świetlny pierścień – jeżeli teorie, jakimi posługuje się fizyka XXI w. są słuszne. A czas… czas jest zakrzywiany więc być może zobaczymy to, co dopiero ma się wydarzyć. Oczywiście w lokalnej skali obserwowanej czarnej dziury.


NqQSukO

Astronomowie są już niemal gotowi do pierwszej w historii obserwacji czarnej dziury – masywnego ciała niebieskiego w centrum naszej galaktyki. Ma to umożliwić tak zwany Teleskop Horyzontu Zdarzeń.

– Jeśli zobaczymy coś zupełnie innego, niż się spodziewamy, to będziemy musieli zmienić teorię grawitacji – mówi astrofizyk Shep Doeleman, który opowiada o teleskopie dziennikarzom BBC. Uruchomienie teleskopu zaplanowano na początek kwietnia.

Czarna dziura nazywa się właśnie tak, bo jest na tyle masywna, że jej grawitacja nie wypuszcza niczego, nawet światła. Granica wokół czarnej dziury, poza którą światło zaczyna być widziane, bo grawitacja przestaje tak silnie działać, to tak zwany horyzont zdarzeń. Zdaniem naukowców prawdopodobnie wygląda on jak świetlny pierścień; świecą bowiem rozpędzone i rozrywane siłą grawitacji cząstki gazu i pyłu.

– Przewidział to Albert Einstein – mówi Shep Doeleman. – Zakładanie się, że Einstein nie miał racji, to nie jest dobry pomysł, ale jeśli zobaczymy coś zupełnie innego niż się spodziewamy, to będziemy musieli zmienić teorię grawitacji.

Teleskop Horyzontu Zdarzeń składa się z kilkunastu radioteleskopów umieszczonych w Europie, obu Amerykach i na Antarktydzie. Są one wyposażone w zegary atomowe i współpracują z systemem GPS.

Czarna dziura to obszar czasoprzestrzeni, którego z uwagi na wpływ grawitacji, nic – łącznie ze światłem – nie może opuścić. Zgodnie z ogólną teorią względności, do jej powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej masy w odpowiednio małej objętości. Czarną dziurę otacza matematycznie zdefiniowana powierzchnia nazywana horyzontem zdarzeń, która wyznacza granicę bez powrotu. Nazywa się ją „czarną”, ponieważ pochłania całkowicie światło trafiające w horyzont, nie odbijając niczego, zupełnie jak ciało doskonale czarne w termodynamice. Mechanika kwantowa przewiduje, że czarne dziury emitują promieniowanie jak ciało doskonale czarne o niezerowej temperaturze. Temperatura ta jest odwrotnie proporcjonalna do masy czarnej dziury, co sprawia, że bardzo trudno je zaobserwować w wypadku czarnych dziur o masie gwiazdowej bądź większych.

Istnienie obiektów o polu grawitacyjnym niepozwalającym na ucieczkę światła jako pierwsi rozważali w XVIII wieku John Michell i Pierre Simon de Laplace. Pierwsze rozwiązanie równania Einsteina ogólnej teorii względności opisujące czarną dziurę znalazł w 1916 Karl Schwarzschild, jednak długo uważane było ono za matematyczną ciekawostkę, a jego interpretacja jako regionu czasoprzestrzeni, którego nic nie może opuścić, nie zyskała pełnego uznania przez kolejne cztery dekady. Dopiero w latach 60. XX wieku prace teoretyczne wykazały, że istnienie czarnych dziur jest logiczną konsekwencją obowiązywania ogólnej teorii względności. W tym samym czasie obserwacyjnie potwierdzono także istnienie gwiazd neutronowych, co stanowiło przesłankę, że takie obiekty powstałe w wyniku zapadania grawitacyjnego mogą istnieć w rzeczywistości.

Czarne dziury o masie gwiazdowej formują się w wyniku zapadania grawitacyjnego bardzo masywnych gwiazd pod koniec ich życia. Po uformowaniu się, czarna dziura może kontynuować powiększanie swych rozmiarów absorbując masę z otoczenia. W wyniku pochłaniania materii oraz zderzeń z innymi czarnymi dziurami, może się ona w końcu przekształcić w supermasywną czarną dziurę o masie milionów mas Słońca. Podejrzewa się, że takie czarne dziury znajdują się w centrach większości galaktyk, w szczególności, istnieją przekonujące dowody na istnienie czarnej dziury o masie około 4 milionów mas Słońca w centrum Drogi Mlecznej.

Jako że czarnych dziur nie można było obserwować bezpośrednio (nie można będzie do kwietnia), o ich obecności wnioskuje się na podstawie ich oddziaływania z otaczającą materią oraz światłem i innymi rodzajami promieniowania elektromagnetycznego. Przykładowo, opadająca na powierzchnię czarnej dziury materia może uformować dysk akrecyjny, generujący ogromne ilości promieniowania na skutek tarcia, jonizacji i silnego przyspieszenia wchłanianych cząstek. Część zjonizowanej materii dysku pod działaniem jego pola elektromagnetycznego może uciekać w kierunkach osi obrotu, tworząc ogromne dżety. Supermasywne czarne dziury w centrach aktywnych galaktyk, wokół których zachodzi proces akrecji powodują ich bardzo silne świecenie, stąd też obiekty zawierające czarne dziury mogą należeć do najjaśniejszych we Wszechświecie.

Napisane przez:


 

Podziel się z innymi

Powiązane artykuły

Dodaj komentarz

Dodaj komentarz

 

300329