Čierne diery sú strašidelné a niektoré z najzaujímavejších a najzáhadnejších objektov vo vesmíre. Čo je to čierna diera? Čierne diery sú v podstate objekty vo vesmíre, ktoré sú také obrovské a husté, že nič nedokáže uniknúť ich gravitačným ťahom vrátane svetla (čo je dôvod, prečo sa im hovorí čierna diery). To vedie k niektorým zaujímavým scenárom týkajúcim sa fyziky v bezprostrednej blízkosti čiernej diery.
Teória všeobecnej relativity predpokladá, že čokoľvek s hmotnosťou zakrivuje štruktúru priestoru, a toto zakrivenie je to, čo poznáme ako gravitáciu. Najpopulárnejším (a veľmi opisným) príkladom na ilustráciu toho, ako to funguje, je list z gumy. Zobrazovanie, že máte veľkú vrstvu pružnej gumy, ktorá je natiahnutá primerane naučená. Tento hárok predstavuje dvojrozmerné zobrazenie priestorovej štruktúry (ktorá má tri rozmery, ale pre jednoduchosť a ľahšiu ilustráciu použijeme dve). Ak na list položíte malý mramor, urobí sa malé odsadenie gumy. Predstavte si, že mramor je planéta, a ak máte jeden z tých mramorov s pruhovaným pruhom, môže to vyzerať podobne ako Jupiter. Valcovanie malej kamienky (ktorá vytvára svoj vlastný, veľmi malý zárez) mramorom, si môžete všimnúť kamienkové smery smerom k zárezom mramoru. Mramor v podstate ťahá malý kamienok smerom k nemu kvôli jeho gravitácii.
Ak teraz položíte bowlingovú guľu na plachtu, ktorá je omnoho masívnejšia, vytvorí oveľa väčšie odsadenie, ktoré by pravdepodobne uviazlo kamienok, keď sa valí okolo. Bowlingová loptička by v tomto príklade predstavovala niečo ako hviezda. Čierna diera je celá hmota hviezdy, ale vo veľmi malom priestore stačí na odsunutie gumeného listu dosť na to, aby sa nič nezroutilo odsadením čiernej diery v určitej vzdialenosti - bez ohľadu na to, ako rýchlo ju urobíte - môže uniknúť. Oblasť okolo čiernej diery, z ktorej nič nemôže uniknúť, sa nazýva horizont udalostí a ako veľká je táto oblasť, závisí od veľkosti samotnej čiernej diery.
Hviezdna čierna diera sa vytvára, keď sa hviezda, ktorá má jadro nad asi 3 slnečnými hmotami, blíži ku koncu svojej životnosti a procesy fúzie vo vnútri hviezdy sa už ďalej dostatočne nevytláčajú proti gravitačným ťahom dovnútra, čo spôsobuje, že hviezda sa implodí , Akonáhle je hmota vnútri hviezdy stlačená pod určitý polomer - pomenovaný Schwarzschildov polomer po matematovi, ktorý ju formuloval - vytvorí sa čierna diera.
Supermasívne čierne diery sú tie, ktoré sa tvoria v strede galaxií a môžu sa pohybovať v miliardách slnečných hmôt. Napríklad supermasívna čierna diera v strede Mliečnej dráhy má hmotnosť asi 40 000 Slnka a hmota, ktorá ju obklopuje - nazýva sa „akrečný disk“ - je neuveriteľných 4 miliardy Slnka. Ako vznikajú supermasívne čierne diery? Tu je vynikajúci podrobný článok o supermasívnych čiernych dierach, ktorý prechádza niektorými z konkurenčných teórií o ich formovaní.
Čierne diery sa dodávajú v rôznych veľkostiach v závislosti od ich hmotnosti. Napríklad, ak by sa Slnko malo stať čiernou dierou (nebude to, pretože jej jadro je príliš malé), polomer čiernej diery by bol asi 3 km (1,86 míle). Keby bola Zem za nejakých podivných okolností zhutnená do priestoru menšieho ako je polomer Scwarzschildov, čierna diera by mala zhruba veľkosť arašidov.
V strede čiernej diery leží to, čo sa nazýva singularita, kde je hmotnosť čiernej diery stlačená na nulu a schopnosť všeobecnej relativity opísať, čo sa tu deje, sa rozpadá.
Ako vieme, že existujú čierne diery, ak nevyžarujú žiadne svetlo? Dôkazy o hviezdnych čiernych dierach pochádzajú z pozorovania ich vzájomného pôsobenia v binárnych systémoch a supermasívne čierne diery možno pozorovať pomocou röntgenových ďalekohľadov, ako aj prostredníctvom gravitácie, ktorú vyvíjajú na hviezdy v galaxii.
Ak sa chcete dozvedieť viac o čiernych dierach, na webe je pomerne málo zdrojov. Pre začiatočníkov má Hubblesite vynikajúcu encyklopédiu, rovnako ako Stardate.org. Môžete tiež vyskúšať zvyšok našej sekcie o čiernych dierach v Sprievodcovi po vesmíre, alebo si vypočuť viac epizód Cast Astronomy Cast, ako sú epizódy 18, alebo otázky, ktoré sa zobrazujú na Black, Black Holes.
Zdroje: NASA: Blackholes, NASA: Stars, Hyperphysics
