Črna luknja


    Ali se zaradi tako velike gravitacije črnih lukenj lahko zgodi, da v daljni prihodnosti “požrejo” materijo okoli sebe?

    Kljub temu, da imajo črne luknje velik apetit, se nam ni treba bati, da bi nas kar posesalo v črno luknjo. Za črne luknje in vsa ostala telesa velja, da sila teže pojema s kvadratom razdalje – čim dlje gremo, tem manj čutimo privlačno silo. To opišemo z enačbo:


    kjer sta m in M masi teles, ki se privlačita (npr. m masa človeka in M masa Zemlje). G je gravitacijska konstanta (meri jakost gravitacije in poskrbi, da so enote prave), r pa je razdalja med njima. Že iz te klasične Newtonove formule (stara je že čez 200 let) lahko razberemo, da sila naraste čez vse meje, ko se razdalja manjša proti nič, ali pa masa M narašča čez vse meje. Pogoj za nastanek črne luknje je torej zelo velika masa, ki je stisnjena v zelo majhno prostornino.

    Kako so sploh prišli do ideje o črni luknji? Na podlagi Newtonove teorije gravitacije lahko izračunamo, s kakšno hitrostjo moramo izstreliti telo z Zemlje, da bo odletelo proč od Zemlje (tej hitrosti rečemo ubežna hitrost). Izkaže se, da je potrebna hitrost:

    Če upoštevamo, da je največja možna hitrost svetlobna hitrost, se lahko vprašamo, kolikšna mora biti masa telesa, da bo ubežna hitrost enaka svetlobni hitrosti. Če je ubežna hitrost enaka ali večja od svetlobne, to pomeni, da vsaka stvar, ki jo izstrelimo s takega telesa, prej ali slej pade nazaj. Takemu telesu pravimo črna luknja.

    Zgornji izraz za ubežno hitrost je izračunan na podlagi Newtonove teorije gravitacije. Presenetljivo je, da enak rezultat napove tudi Einsteinova splošna relativnostna teorija. Zato lahko rečemo, da črna luknja nastane, kadar je razmerje med njeno maso in polmerom enako

    kjer je c seveda svetlobna hitrost. Zgornja enačba nam da oceno, da je za nastanek črne luknje potrebna Sončeva masa, ki je stisnjena v kroglo s polmerom približno 3 km ali manj. Naj omenim še to, da mora biti zvezda celo nekoliko težja od Sonca, da se sploh lahko tako močno skrči.

    Ob dani masi telesa, lahko torej izračunamo, da mora biti polmer telesa manjši od:

    če naj bo to telo črna luknja. Tej razdalji pravimo tudi Schwartzschildov radij. Še bolj zanimivo je to, da je pri razdaljah večjih od r0, ubežna hitrost manjša od svetlobne, pri manjših razdaljah pa večja. To pomeni, da je Schwartzschildov radij točka, s katere ni vrnitve. Črni luknji se lahko varno približamo, pomembno je le, da se ji ne približamo bolj kot do r0. Drug izraz za točko, s katere ni vrnitve, je horizont dogodkov (event horizon). Dokler je telo zunaj horizonta dogodkov, ga lahko opazujemo, z njim komuniciramo, ko pa enkrat preide čez horizont dogodkov, zanj ni več rešitve.

    Omenimo še to, da je Stephen Hawking s sodelavci ugotovil, da črne luknje le niso tako črne kot se zdi. Izkaže se, da črne luknje celo sevajo. Pojav je kvantno-mehanski in zasluži posebno obravnavo, ki presega okvir tega odgovora. Neučakani bralec pa si lahko več prebere v Hawkingovi knjigi Kratka zgodovina časa.

    In sedaj še o tvojem vprašanju. Vprašanje je pravzaprav zelo kompleksno. V Vesolju namreč nimamo opraviti z izolirano črno luknjo okoli katere bi veljala preprosta Schwartzschildova rešitev. Le ta se v neskončnosti približuje statični ravni metriki (rešitvi za prazno vesolje). Za izolirano črno luknjo velja, da bo snov ali krožila po stabilnih trajektorijah ali pa jo bo črna luknja slej ko prej posrkala vase. V Vesolju pa imamo prvič opraviti z večjim številom črnih lukenj in drugič, Vesolje samo se širi. Če sta npr. črni luknji blizu skupaj, tedaj ne obstajajo stabilne trajektorije za ta primer in vsa snov v njuni bližini bo padla v eno ali v drugo črno luknjo. Ker pa se Vesolje tudi širi, bo od razmerja mase črne luknje, hitrosti širjenja Vesolja, njegove ukrivljenosti in oddaljenosti snovi od črne luknje odvisno ali bo snov sploh padla v črno luknjo. Če se namreč vesolje širi dovolj hitro, lahko odnaša snov hitreje od črne luknje, kot jo ta lahko privlači.

    (Tadej Mali)

    Deli

    PUSTITE KOMENTAR

    Please enter your comment!
    Please enter your name here