Era crnih rupa - odlomak iz knjige

Detalji: Kategorija: Knjižara; Datum kreiranja: utorak, 28 avgust 2012 01:00; Autor Astronomski magazin

Dugoročni astrofizički procesi

Fred Adams

Prethodni deo: Era degenerisanih ostataka

2.7 Era crnih rupa

Odlomak iz knjige
"Rizici globalnih katastrofa"

Posle raspada protona kosmos će postati još mračniji i ređi. U to doba, kada će otprilike starost kosmosa preći 10⁴⁵ godina, jedini preostali objekti nalik zvezdama biće crne rupe. Na njih raspad protona ne utiče i one neoštećene preživljavaju kraj prethodne ere. Ovi objekti su često definisani kao regioni prostorvremena s tako snažnim gravitacionim poljima da čak ni svetlost ne može napustiti njihovu površinu. Ali u toj kasnoj epohi crne rupe će biti najsjajniji objekti na nebu. Prema tome, čak ni crne rupe ne mogu trajati večno. One sijaju ekstremno slabo, emitujući gotovo termalni spektar fotona, gravitona i drugih čestica (Hawking, 1974). Kroz ovaj kvantno-mehanički proces – poznat kao Hokingovo zračenje – crne rupe pretvaraju svoju masu u radijaciju i isparavaju sporo kao glečeri (slika 2.2). U dalekoj budućnosti, crne rupe će obezbediti kosmosu primarni izvor energije.

Slika 2.2 Ovaj grafikon pokazuje dugoročnu evoluciju hladnih degenerisanih zvezda na Hercšprung-Raselovom (H-R) dijagramu. Po završetku ranih stadijuma zvezdane evolucije, beli patuljci i neutronske zvezde se hlade do balansirane temperature određene raspadanjem protona. Ovde se pretpostavlja da je raspadanje protona izazvano gravitacijom (mikroskopskih crnih rupa) na vremenskoj skali od 1045 godina. Modeli belih patuljaka ucrtani su uzastopnim dvostrukum umanjenjem mase. Srednja zvezdana gustina (u log[ρ/g]) označena je sivim nijansama, a veličine krugova proporcionalne su prečniku zvezda. Relativna veličina Zemlje i njen položaj na dijagramu dati su radi poređenja. Isparavanje 1M, koje predstavlja neutronsku zvezdu, ilustrovano je paralelnom sekvencom koja pokazuje veoma uvećane približne prečnike radi jasnoće. Sekvenca Hokingove radijacije crnih rupa takođe je iscrtana. Strelice pokazuju smer evolucije vremena (Odštampano s dozvolom autora; Adams, F.C., Laughlin, G., Mbonye, M., i Perry, M.J. (1998). Gravitaciona smrt hladnih degenerisanih zvezda. Phys. Rev. D, 58, 083003.)

Mada njihova proizvodnja energije Hokingovom radijacijom neće još dugo biti važna, stopa nastajanja samih crnih rupa, pa time i njihovog budućeg sadržaja, određena je sadašnjim (i proteklim) astrofizičkim procesima. Svaka velika galaksija može da proizvede milione zvezdanih crnih rupa, koje nastaju kao rezultat smrti najmasivnijih zvezda. Kada se oforme, crne rupe mogu trajati i do 1070 godina. Gotovo svaka galaksija skriva supermasivnu crnu rupu u svom centru; ova čudovišta su stvorena tokom procesa formiranja galaksija, kad je kosmos bio star svega milijardu godina, ili možda i manje. One s vremenom dobijaju na masi i u sadašnjem kosmosu su značajni izvori energije kroz akreciju materije. Dok ovako velike crne rupe takođe isparavaju kroz Hokingov proces, one ipak mogu potrajati do 10¹⁰⁰ godina. Ali čak i najveće crne rupe na kraju moraju ispariti. Ova era crnih rupa biće okončana kada i najveće crne rupe u završnoj eksploziji napuste naš kosmos.