Čierne diery

Pred päťdesiatimi rokmi nezaujímavá téma, ktorá dnes naberá na vážnosti. Čierne diery v našom vesmíre tvoria samostatnú kategóriu v oblasti pozorovania a skúmanie. Vieme o nich s istotou povedať, že sú naj záhadnejšími objektami v nami známom vesmíre. Tomuto označeniu vďačia najmä preto, lebo v určitých častiach čiernej diery prestávajú platiť takmer všetky fyzikálne zákony. Čierne diery vznikajú po kolapse veľmi hmotnej hviezdy. Rádovo 20 a viac násobkov nášho slnka. Takýmto čiernym dieram hovoríme Stelárne čierne diery. Termonukleárna fúzia sa po minutí všetkého vodíka zmení na neodvráti teľnú smrť hviezdy. Tento osud čaká na všetky hviezdy vo vesmíre, len s jednou výnimkou a to ako hviezda zanikne. Poznáme viacero scenárov. Osud nášho slnka vyplýva z jeho hmotnosti a to, že sa v ňom po minutí všetkého paliva začne hromadiť čoraz viac hélia a tým pádom sa začne rozpínať. Bude sa rozpínať až do tak obrovských rozmerov, že sa zmení na červeného obra. V tomto záverečnom štádiu jeho života bude jeho okraj dosahovať až na obežnú dráhu Marsu. Napokon sa jeho vonkajšie vrstvi rozplynú a z červeného obra sa následne stane biely trpaslík. Hustá, horúca scvrknutá hviezdna mŕtvola. Tento osud čaká prevažnú väčšinu hviezd. Druhý scenár konca hviezdy je o trochu zaujímavejší. Keď hviezda o hmotnosti od 10 do 20 násobkov hmotnosti slnka minie vodík na termonukleárnu fúziu začnú sa v nej hromadiť ťažšie prvky. To znamená, že gravitačná sila vyhrá oproti odpudivej sile hviezdy a začne ju stlačovať k jej stredu. Tesne pred koncom tohoto procesu tlak a teplota narastie do takej miery, že vznikne Supernova. Jeden z najkrajších úkazov na nočnej oblohe, za ktorý sa uvoľní množstvo energie, ktoré naše slnko uvoľní za jeho 14 miliard dlhý život. Po tejto enormnej explózii vznikne neutrónová hviezda. Hmota hviezdy 10 až 20 krát hmotnejšej ako je naše slnko je teraz stlačená do extrémne malého objektu. Do gule s priemerom nie väčším ako je 25 kilometrov. Pre porovnanie, ak v bežnom svete sú neutróny vzdialené od seba na vzdialenosť futbalového ihriska, tak v neutrónovej hviezde sú na sebe doslova nalepené. Neutrónová hviezda sa prevažne skladá z materiálu nazývaného neutrónium. Jedna čajová lyžička tohto materiálu by na zemi vážila ako Mount Everest. Tretí príbeh konca stretne na sklonku života len tie najmasívnejšie hviezdy. Bude sa odohrávať podobný proces ako pri predošlej možnosti, keď po smrti hviezdy vznikla neutrónová hviezda, avšak s jedným zásadným rozdielom. Gravitácia neprestane ďalej stlačovať hviezdu až sa zrúti do jediného botu nazývaným tiež ako singularita. Singularita je nekonečne malý bod s nekonečnou hustotou a nekonečnou gravitáciou. Vonkajší okraj čiernej diery tvorí takzvaný horizont udalostí. Je to hranica za ktorou nieje možnosť návratu. V tomto bode ťahu gravitácie neunikne ani svetlo. Celková masa hviezdy sa ukrýva v niekoľko násobne menšom priestore a tak sa k centru gravitácie dokážu objekty dostať z oveľa bližšej vzdialenosti. Stelárne čierne diery nie sú jedené v našom vesmíre. Existujú aj takzvané Supermasívne čierne diery, ktoré tvoria stredy takmer všetkých väčších špirálových alebo eliptických galaxii. Tieto čierne diery dosahujú hmotností niekoľko miliónov, alebo dokonca až niekoľko miliárd násobkov hmotností slnka. Tvoria pevný stred galaxie a okolo nich obieha okolitá hmota a hviezdy. V skutočnosti čiernu dieru nieje možné vidieť, ale môžme pozorovať jej okolie a to najmä akračný disk, v ktorom dochádza k treniu častí hmoty a plynov, ktoré sa dokážu zahriať na obrovské teploty a tak sa okolie čiernej diery dokáže zviditeľniť. Bližšie pásy hmoty sa pôsobením gravitácie obiehajú čiernu dieru rýchlejšie, ako tie vzdialenejšie a preto je možné detekovať po celom obvode čiernej diery akračný disk. Čierne diery sú tak hmotné objekty, že napomohli k objaveniu gravitačných vĺn. Stalo sa to keď niekoľko miliónov svetelných rokov od nás došlo k zrážke dvoch čiernych dier a na zemi sme dokázali namerať tento rozdiel pôsobenia gravitácie v priestore. Išlo o veľmi presné meranie kedže ak chcete dokázať existenciu gravitačných vĺn musíte merať s presnosťou tisíciny priemeru atómu na 4 kilometre. Jednou z najzaujímavejších hypotetických teórii ohľadom čiernych dier sa stala Hawkingová radiácia. Je to proces, pri ktorom čierne diery strácajú na hmotnosti a vyparujú sa. Tento proces sa deje veľmi pomaly, rádovo niekoľko kvadriliónov miliárd miliárd rokov. Deje sa kvôli princípu objavovania častíc. Je známe že vo vesmíre náhodne v priestore na veľmi krátky čas vznikne zároveň častica a antičastica, následne sa anihilujú a dôjde k uvoľneniu energie. Je pravdepodobné, že sa to môže udiať aj v blízkosti čiernej diery, pričom do čiernej diery spadne len antičastica a ostane len častica. Kvôli zachovaniu rovnováhy hmoty vo vesmíre bude musieť čierna diera vyžiariť hmotu odpovedajúcu danej častici a preto sa tento proces nazýva Hawkingovo žiarenie, alebo Hawkingová radiácia.