Myseľ fúkaná
Je vo vesmíre niečo cudzie ako čierne diery? Tieto bizarné, gravitačné monštrá nielen deformujú priestor a čas; len premýšľanie o nich sa tiahne a ohýba aj predstavivosť ľudí. A spolu so všetkými ohromujúcimi kvalitami, o ktorých ste počuli - ich úžasnou hmotou, neuveriteľne malými rozmermi - čierne diery majú tonu ešte cudzích vlastností, ktoré sú menej známe. Pozrime sa na niektoré z najúžasnejších charakteristík a teoretických možností týkajúcich sa týchto kozmických zvláštností.
Čierne diery môžu mať vlasy
V šesťdesiatych rokoch 20. storočia fyzik John Wheeler navrhol, že čierne diery „nemajú vlasy“, čo znamená, že každý konkrétny kozmický objekt sa dá odlíšiť od svojich bratov len pomocou jeho rotácie, uhlovej hybnosti a hmotnosti. Akákoľvek iná rozlišovacia informácia o čiernej diere sa považuje za "vlasy" a predpokladá sa, že zmizne za horizontom nepreniknuteľnej udalosti čiernej diery, hranicou okolo čiernej diery, za ktorou nemôže uniknúť nič vrátane svetla.
Až do roku 2016, keď známy fyzik Stephen Hawking navrhol, aby čierne diery skutočne športovali v opulentnom účese vyrobenom z prízračných častíc s nulovou energiou a že táto chrenová aglomerácia obsahuje informácie o materiáli, ktorý čierna diera spotrebovala. Táto hypotéza nebola dokázaná, ale mohla by pomôcť vyriešiť dlhodobý paradox o tom, čo sa stane s plynom a prachom, ktorý upadol do čiernej diery.
Čierne diery vytvárajú fontány
Nič nemá mať možnosť uniknúť silnej gravitačnej priľnavosti čiernej diery. Platí to však iba pre materiál, ktorý sa dostal extrémne blízko k okraju otvoru. Mnoho čiernych dier je v skutočnosti obklopených prúdmi plynu a prachu, ktoré krúžia okolo otvoru, ako voda stekajúca po odtoku. Trenie v tomto materiáli vytvára teplo, ktoré vytvára vírivé, búrkové štruktúry v plyne a prachu. Posledné pozorovania naznačujú, že tento pohyb vytvára tiež oblúkové krúžky, ktoré obklopujú vnútorné stĺpy hmoty, ktoré vystrelia priamo do vzduchu a silne sa podobajú fontánam.
Čierne diery sa môžu odpariť
Kvantová mechanika predstavuje ďalší spôsob, ako môžu častice uniknúť z čiernej diery. Podľa teórie dvojice subatomárnych častíc neustále blikajú a vychádzajú z existencie okolo horizontu udalostí čiernej diery. Každá tak často je konfigurácia zarovnaná správnym spôsobom, aby spôsobila, že jeden z partnerov spadne do čiernej diery. Rovnaký spolupracovník častice sa potom vytlačí extrémne vysokou rýchlosťou, čím okráda čiernu dierku o malú časť energie. Toto produkuje to, čo sa nazýva Hawkingove žiarenie, po tom, čo Stephen Hawking objavil tento jav. Pretože energia sa rovná hmotnosti, tento proces môže v skutočnosti spôsobiť, že sa čierna diera zmenší a nakoniec sa odparí po dlhú dobu.
Čierne diery môžu byť obklopené ohňovou stenou
Jedným z problémov s Hawkingovým žiarením je to, že fyzikom spôsobuje hádanky. Subatomické častice produkované týmto žiarením sú zapletené, čo znamená, že to, čo sa stane jednej, je okamžite pociťované druhou. Čo cíti partner, ktorý nespadol do čiernej diery, keď sa jeho spoločník dostane do nekonečne hustého bodu? Nikto nevie. Jedna teória tvrdí, že čierna diera vylučuje zapletenie častíc, čo je výsledok, ktorý - podľa zákonov kvantovej mechaniky - vytvorí šialené množstvo energie. To by zase znamenalo, že všetky čierne diery sú obklopené roľnými stenami ohňa.
Čierna diera môže zakódovať informácie alebo nie
Ťažké drvenie hmoty čiernych dier je ťažké pomocou zákonov kvantovej mechaniky, ktoré tvrdia, že informácie o časticiach nemožno nikdy zničiť. Ale materiál, ktorý prekĺzne za okraj čiernej diery, by sa mal navždy stratiť vo vesmíre. Toto konduktor je známe ako paradox informácií o čiernych dierach; rezolúcia doteraz vedcom unikla. Najnovší výskum naznačuje, že informácie, ktoré sa miešajú v čiernej diere, by sa mohli odovzdať odchádzajúcim partnerom v časticiach v Hawkingovom žiarení; na tento paradox sa však nenašla definitívna odpoveď.
Čierne diery môžu byť tmavou hmotou
Krátko po Veľkom tresku mal vesmír vytvoriť množstvo malých čiernych dier. Pretože tieto vlastnosti by boli masívnymi objektmi, ktoré nevytvárajú žiadne svetlo, niektorí fyzici predpokladajú, že tieto praveké čierne diery môžu zodpovedať za temnú hmotu, z ktorej je vyrobený záhadný materiál, z ktorého je vyrobená veľká väčšina hmoty vo vesmíre. Táto myšlienka je však kontroverzná, keďže údaje z gravitačného vlnového observatória laserového interferónu (LIGO) vylúčili vesmír plný mnohých nepatrných čiernych dier. Možno by sa tam mohli stále skrývať čierne diery strednej veľkosti, hoci pozorovania naznačujú, že by tvorili iba nanajvýš 1% až 10% tmavej hmoty.
Hmota môže cestovať do budúcnosti v čiernej diere
Čierne diery narážajú na problém nekonečna - hmota čiernych dier je rozdrvená do nekonečne hustého bodu, ktorý je nekonečne malý. Fyzicky to nedáva zmysel, takže vedci hľadali alternatívne rámce, aby sa dostali k čiernym dieram. Jeden návrh sa nazýva kvantová gravitačná slučka, ktorá naznačuje, že tkanivo časopriestoru je veľmi silne zakrivené blízko stredu čiernej diery. To by malo za následok, že by sa časť diery rozšírila do budúcnosti, čo znamená, že ak by sa do nej vtiahla hmota, cestovalo by to dopredu. Tento nápad rozširujúci myseľ zostáva zatiaľ teoretický.
Vedci si mohli všimnúť čierne diery z iného vesmíru
Jedno vysoko kontroverzné pozorovanie naznačuje, že náš vesmír je neskoro. Skoršie vesmíry mohli existovať pred našimi a obsahovali by čierne diery. Prominentný matematický fyzik na Oxfordskej univerzite Roger Penrose tvrdil, že kozmické žiarenie v pozadí - energetická pamiatka z Veľkého tresku - obsahuje odtlačky týchto čiernych dier z minulosti. Iní vedci tvrdia, že Penroseove údaje nie sú ničím iným než náhodným hlukom, ale táto možnosť zostáva zaujímavá.
Čoskoro budeme mať fotografiu čiernej diery
V priebehu niekoľkých dní sú fyzici pripravení vydať vôbec prvý obraz čiernej diery. Táto supermasívna zviera sa skrýva v srdci našej Mliečnej dráhy; snímanie fotografie bolo cieľom ďalekohľadu Horizon. Tento nástroj je v skutočnosti globálnou sieťou rádiových ďalekohľadov po celej Zemi, ktoré spojili svoje sily na priblíženie bližšie ku galaktickému centru ako kedykoľvek predtým. Ďalekohľad by mal byť schopný spoznať tieň čiernej diery cez jej materiálne okolie a snímky sa očakávajú 10. apríla.
