Černá díra

Černá díra

Černá díra, kosmické tělo s extrémně intenzivní gravitací, z toho nic, dokonce světlo, nemůže uniknout. Černá díra může vzniknout v důsledku smrti hmotné hvězdy. Když takové hvězdě dojde na konci své životnosti vnitřní fúzní palivo v jádru, jádro se stává nestabilním a gravitačně se zhroutí dovnitř, a vnější vrstvy hvězdy jsou odfouknuty. Drcení hmoty složené hmoty padající ze všech stran stlačuje umírající hvězdu do bodu nulového objemu a nekonečné hustoty zvaného singularita.

Podrobnosti o struktuře černé díry vypočítal Albert Einstein v části „Obecná relativita. Singularita je ve středu černé díry a skryta na povrchu objektu. V horizontu událostí úniková rychlost (tj.. rychlost potřebná k úniku hmoty z gravitačního pole vesmírného objektu) překračuje rychlost světla, takže ani paprsky světla nemohou uniknout do vesmíru. Poloměr horizontu události se nazývá Schwarzschildův paprsek, po německém astronomovi Karlovi Schwarzschildovi, v kterém 1916 rok předpovídal existenci zhroucených hvězdných těl, které nevyzařují záření. Velikost Schwarzschildova poloměru je úměrná hmotnosti kolabující hvězdy. Pro černou díru o hmotnosti 10 krát větší než hmotnost Slunce, bude poloměr 30 km (18,6 tisíc).

Pouze ty nejhmotnější hvězdy – ty, které mají více než tři sluneční hmoty – na konci svého života se z nich stanou černé díry. Méně hmotné hvězdy se vyvíjejí do méně stlačených těles, bílí trpaslíci nebo neutronové hvězdy.

Černé díry obvykle nejsou přímo pozorovatelné kvůli jejich malé velikosti, takhle, že nevyzařují světlo. Lze je však „pozorovat“ vlivem jejich obrovských gravitačních polí na hmotu v okolí. Např, pokud je černá díra členem systému binárních hvězd , hmota proudící do ní ze svého společníka se intenzivně zahřívá, a poté vydává hojné rentgenové záření, než vstoupí na horizont událostí černé díry a navždy zmizí. Jednou ze základních hvězd dvojitého rentgenového systému Cygnus X-1 je černá díra. Venkovní v 1971 rok v souhvězdí Labutě, tento binární systém se skládá z modrého velikána a neviditelného hromadného společníka 14,8 násobek hmotnosti slunce, které se v období točí kolem sebe 5,6 den.

Některé černé díry jsou zjevně nehvězdného původu. Spekulovali různí astronomové, že velké množství mezihvězdného plynu se hromadí a hroutí super masivní černé díry ve středech kvasarů a galaxií. Odhaduje se, že množství plynu rychle padající do černé díry vyzařuje 100 krát více energie, než je uvolněna stejnou hmotou jadernou fúzí. Pokud by se tedy milióny nebo miliardy solárních hmot mezihvězdného plynu pod vlivem gravitace zhroutily do obrovské černé díry, bylo by to zodpovědné za enormní produkci energie kvasarů a některých galaktických systémů..

Jedna taková supermasivní černá díra, Střelec A * , je ve středu Mléčné dráhy. Pozorování hvězd obíhajících kolem Střelce A. * ukázat přítomnost černé díry s hmotností ekvivalentní over 4 000 000 Slunce. (Za tato pozorování získal americký astronom Andrea Ghez a německý astronom Reinhard Genzel Nobelovu cenu za fyziku na 2020 rok) Supermasivní černé díry byly také detekovány v jiných galaxiích. Ž 2017 V roce získal dalekohled Event Horizon Telescope obraz supermasivní černé díry ve středu Galaxy M87 . Tato černá díra má hmotnost šest a půl miliardy sluncí, ale jen má 38 miliard km (24 miliardy mil) průměr. Byla to první černá díra, který byl zobrazen přímo. O existenci ještě větších černých děr, každý z nich má stejnou hmotnost 10 miliardy sluncí, lze odvodit z energetických účinků plynu vířícího při extrémně vysokých rychlostech kolem středu NGC 3842 NGC 4889, galaxií blízko Mléčné dráhy.

Existenci jiného typu nehvězdné černé díry navrhl britský astrofyzik Stephen Hawking. Podle Hawkingovy teorie, spousta malých prvotních černých děr, možná menší nebo rovný asteroidu, mohlo vzniknout během velkého třesku, stav extrémně vysokých teplot a hustot, ve kterém vznikl vesmír 13,8 před miliardou let. Tyto tzv. mini černé díry, stejně jako masivnější rozmanitost, postupem času ztrácejí hmotu pod vlivem Hawkingova záření a mizí. Pokud určité teorie vesmíru, které vyžadují další rozměry, Mají pravdu, Velký hadronový urychlovač může produkovat značné množství mini černých děr.