ponovo objaljveno 22.3.2024.
Od svih objekata koji postoje, crne rupe su najčudnije. Područje prostora u kojem je materija tako čvrsto upakovana da ništa, pa ni sama svetlost, ne može pobeći. Pravila fizike u njoj prestaju da važe i zbog toga su sledeća stanica u našoj dalju spoznaju nastanka i sudbine vasione. Ali da li one zaista postoje? Da, postoje, a evo i dokaza:
Ajnštajnovi radovi
Kao teorijsku mogućnost, crne rupe je 1916. godine predvideo Karl Schwarzschild, smatrajući da su one neizbežna posledica Ajnštajnove teorije opšte relativnosti. Drugim rečima, ako je Ajnštajnova teorija tačna, a svi dokazi ukazuju na to, onda bi morale da postoje i crne rupe. Roger Penrose i Stephen Hawking su mogućnost postojanja crnih rupa dodatno potvrdili tako da je Penrousu dodeljen udeo u Nobelovoj nagradi za fiziku 2020. godine „zbog otkrića da je formiranje crne rupe solidno predviđanje opšte teorije relativnosti“.
Rafali gama zraka
Tridesetih godina prošlog veka indijski astrofizičar Subramanian Chandrasekhar posmatrao je šta se dešava sa zvezdom kada potroši svo svoje nuklearno gorivo. Krajnji rezultat, otkrio je, zavisi od mase zvezde. Ako je ta zvezda zaista velika, recimo 20 solarnih masa, tada se njeno gusto jezgro - koje bi moglo biti tri ili više puta veće od mase Sunca - urušiti sve do crne rupe,. Konačni kolaps jezgra dešava se neverovatno brzo, za nekoliko sekundi, i oslobađa ogromnu količinu energije u obliku udara gama-zraka. Ovaj bljesak može zračiti u svemir toliko energije koliko obična zvezda emituje tokom svog života. I teleskopi na Zemlji su otkrili mnoge od ovih rafala, od kojih neki dolaze iz galaksija udaljenih milijardama svetlosnih godina; tako da zapravo možemo videti rađanje crne rupe.
Gravitacioni talasi
Crne rupe ne postoje uvek samostalno - ponekad se javljaju u parovima, kao i dvojne zvezde, kružeći jedna oko druge. U tim slučajevima, gravitaciona interakcija između njih stvara talase u prostor-vremenu, koji se šire kao gravitacioni talasi, što je još jedno predviđanje Ajnštajnove teorije relativnosti. Sa gravitacionim opservatorijama sada možemo da otkrijemo ove talase. Prvo otkriće, koje uključuje spajanje dve crne rupe, desilo se 2016. godine, a od tada bilo ih je još. Kako se osetljivost detektora poboljšavala, otkriveni si i drugi događaji koji stvaraju talase, osim spajanja crnih rupa - poput sudara između crne rupe i neutronske zvezde, koji se dogodio izvan naše galaksije na udaljenosti od 650 miliona do 1,5 milijardi svetlosnih godine sa Zemlje.
Nevidljivi pratilac
Većinu svog života crne rupe će biti gotovo neprimetne. Činjenica da ne emituju nikakvu svetlost ili drugo zračenje znači da bi mogli biti i u našem susedstvu, a da astronomi toga nisu svesni. Postoji jedan siguran način otkrivanja tamnih stvari, a to je njihov gravitacioni efekat na druge zvezde. Posmatrajući binarni sistem običnog izgleda, poznat kao HR 6819, 2020 god. astronomi su primetili neobičnosti u kretanju dve vidljive zvezde koje bi se mogle objasniti samo ako se tamo nalazi treći, potpuno nevidljivi objekat. Kada su izračunali njegovu masu, dobili su četiri puta veću od Sunčeve, istraživači su znali da je preostala samo jedna mogućnost. To je morala biti crna rupa, to nama najbliža, unutar naše galaksije, udaljena samo hiljadu svetlosnih godina. O orbitiranju zvezdi oko crne rupa pisali smo OVDE
Rentgenski uvid
Prvi opservacioni dokazi o crnoj rupi pojavili su se 1971. godine, došli su iz binarnog zvezdanog sistema u našoj galaksiji. Nazvan Cygnus X-1 (Labud X-1), sistem proizvodi neke od najsjajnijih rendgenskih zraka univerzuma. Oni ne potiču iz same crne rupe ili iz njene vidljive zvezde pratioca - koja je ogromna, sa 33 puta većom masom od našeg Sunca. Umesto toga, materija se stalno skida sa džinovske zvezde i uvlači u akrecioni disk oko crne rupe, a sa ovog akrecionog diska emituju se rendgenski zraci. Kao što su učinili sa HR 6819, astronomi mogu koristiti kretanje zvezde da procene masu nevidljivog objekta u Cygnus X-1. Najnoviji proračuni pokazuju da je tamni objekat ima 21 Solarnu masu koncentrisanu u tako mali prostor da ne može biti ništa drugo osim crne rupe.
Supermasivne crne rupe
Osim crnih rupa nastalih kolapsom zvezda, dokazi ukazuju na to da se supermasivne crne rupe, od kojih svaki ima milione ili čak milijarde solarnih masa, nalaze u centrima galaksija od početka istorije univerzuma. U slučaju takozvanih aktivnih galaksija, dokazi za ove crene rupe superteške kategorije su spektakularni. Centralne crne rupe u galaksijama okružene su akrecionim diskovima koji proizvode intenzivno zračenje na svim talasnim dužinama svetlosti. Takođe imamo dokaze da naša galaksija ima crnu rupu u centru. To je zato što vidimo zvezde u tom regionu kako kruže tako brzo - do 8% brzine svetlosti - da moraju kružiti oko nečeg izuzetno malog i masivnog. Trenutne procene kažu da je crna rupa u centru Mlečnog puta negde oko 4 miliona solarnih masa.
Špagetiranje
Još jedan dokaz o postojanju crnih rupa je “špagetiranje”. Šta je špagetiranje? To nešto što se dešava kada padate u crnu rupu. Izuzetno snažno gravitaciono privlačenje crne rupe rasteže vas i rastače u tanke niti. To je sudbina zvezde koj zaluta preblizu crne rupe. U oktobru 2020. astronomi su bili svedoci takvog uništavanja zvezde, ili su barem videli bljesak svetlosti nesrećne zvezde dok joj se to dešavalo. Uočeno špagetiranje se nije dogodilo blizu Zemlje, već u galaksiji udaljenoj 215 miliona svetlosnih godina.
I na kraju - slika crne rupe
Dosadašnji dokazi su bili inderektni. Aprila 2019. dobili smo prvu sliku supermasivne crne rupe u centru galaksije Messier 87. Ovu izvanrednu fotografiju snimio je teleskop Event Horizon - koji se sastoji od velike mreža teleskopa rasutih po celom svetu umesto jednog instrumenta. Što više teleskopa može da učestvuje, i što su oni više raspoređeni po svetu, bolji je konačni kvalitet slike. Rezultat jasno pokazuje tamnu senku crne rupe od 6,5 milijardi solarne mase naspram narandžastog sjaja njenog okolnog akrecionog diska.
O crnim rupama znamo sve više. Dalje otkrivanje njihovih tajni pomeriće granice fizike.
Izvori: