Wikipedia - Encyklopedia dla Upośledzonych

Czarna dziura

Czarna dziura – obszar czasoprzestrzeni , którego z uwagi na wpływ grawitacji, nic (łącznie ze ) nie może opuścić. Zgodnie z , do jej powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej w odpowiednio małej objętości. Czarną dziurę otacza matematycznie zdefiniowana powierzchnia nazywana , która wyznacza granicę bez powrotu. Nazywa się ją „czarną", ponieważ pochłania całkowicie światło trafiające w horyzont, nie odbijając niczego, zupełnie jak w . przewiduje, że czarne dziury emitują 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 bądź większych.

Istnienie obiektów o polu grawitacyjnym niepozwalającym na ucieczkę światła jako pierwsi rozważali w XVIII wieku i . Pierwsze rozwiązanie ogólnej teorii względności opisujące czarną dziurę znalazł w 1916 , 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 , co stanowiło przesłankę, że takie obiekty powstałe w wyniku mogą istnieć w rzeczywistości.

formują się w wyniku zapadania grawitacyjnego bardzo masywnych gwiazd pod koniec ich życia. Inną kategorią są o masach przekraczających miliony mas Słońca. Podejrzewa się, że takie czarne dziury znajdują się w centrach większości , w szczególności istnieją przekonujące dowody na istnienie czarnej dziury o masie około 4 milionów mas Słońca w . Wyróżnia się też między gwiazdowymi i supermasywnymi, a najcięższe czarne dziury nazywane są niekiedy ultramasywnymi.

Jako że czarnych dziur nie można obserwować bezpośrednio, o ich obecności wnioskuje się na podstawie ich oddziaływania z otaczającą materią oraz światłem i innymi rodzajami . Przykładowo, opadająca na powierzchnię czarnej dziury materia może uformować , generujący ogromne ilości na skutek tarcia, i silnego przyspieszenia wchłanianych cząstek. Część zjonizowanej materii dysku pod działaniem jego pola elektromagnetycznego może uciekać w kierunkach osi obrotu, tworząc ogromne . Supermasywne czarne dziury w centrach , wokół których zachodzi proces akrecji powodują ich bardzo silne świecenie, stąd też obiekty zawierające czarne dziury mogą należeć do najjaśniejszych we . 10 kwietnia 2019 roku przedstawiono pierwsze w historii zdjęcie ukazujące cień czarnej dziury w centrum , obraz uzyskano dzięki projektowi .

Licznych kandydatów na czarne dziury o masie gwiazdowej udało się zidentyfikować w . W niektórych przypadkach po ustaleniu masy i położenia niewidzialnego towarzysza gwiazdy okazuje się, że jedynym obiektem pasującym do obserwacji może być czarna dziura.

Historia

Ideę, że może istnieć tak masywne ciało, iż nawet światło nie może z niego uciec, postulował angielski geolog w roku 1783 w pracy przesłanej do . W tym czasie istniała teoria i pojęcie . Michell rozważał, iż w kosmosie może istnieć wiele tego typu obiektów.

W roku 1796 francuski matematyk propagował tę samą ideę w swojej książce Exposition du Systeme du Monde (niestety zniknęła w późniejszych wydaniach). Ta idea nie cieszyła się dużym zainteresowaniem w XIX wieku, ponieważ światło uważano za bezmasową niepodlegającą grawitacji.

Niedługo po opublikowaniu w roku 1905 , zaczął rozważać wpływ grawitacji na światło. Najpierw pokazał, że grawitacja oddziałuje na fal elektromagnetycznych, a w roku 1915 sformułował . Kilka miesięcy później, znalazł rozwiązanie równań tej teorii opisujących obiekt mający postać masy skupionej w jednym punkcie, który bardzo silnie odkształca czasoprzestrzeń. Jednym z parametrów rozwiązania był . Sam Schwarzschild uważał go za niefizyczny. W roku 1931 na przykładzie pokazał, że powyżej pewnej granicznej masy nic nie jest w stanie powstrzymać gwiazdy. Przeciwny takim wnioskom był , który wierzył, iż powinna istnieć fizyczna przyczyna, która zatrzyma kolaps gwiazdy.