Úterý 23. července 2024, svátek má Libor
  • Premium

    Získejte všechny články
    jen za 89 Kč/měsíc

  • schránka
  • Přihlásit Můj účet

První český ryze internetový deník. Založeno 23. dubna 1996

VĚDA: Proč není díra jako díra

diskuse (2)

Odpovědi na proč a jak funguje vesmír. Psáno pro Tima, mého syna, ale určitě si to rádi přečtou i jiní.

Drahý Time,

ve článku z minulého týdne, kdy jsme se bavili o různých koncích hvězd Tě velmi zaujaly černé díry, hlavně to, že prostor a čas se natolik zakřiví, že z něj nevyletí ani světlo. Tak se na to pojďme podívat, jako obvykle je skutečnost mnohem fantastičtější než naše představy.

Není díra jako díra

V podstatě je to jednoduché. Když máš dost síly na to, abys jsi určitou hmotu stlačil tak, že její rozměr bude menší než Schwarzschildův poloměr, tak vyrobíš černou díru. Schwarzschildův se mu říká podle fyzika, který jej odvodil už v roce 1916. Ve vesmíru se o to obvykle postará gravitace dostatečně hmotného tělesa, zde na Zemi by to mohl udělat i dostatečně silný urychlovač. Nebo velký lis. Kdybys chtěl vyrobit černou díru, nebo jinak řečeno singularitu, z naší planety, musel bys ji slisovat na velikost pouhých 9 mm, u Slunce to jsou 3 kilometry. Při spuštění LHC se lidé obávali, že vytvoří miniaturní černou díru, která postupně spolkne Zemi. Teoreticky je možné, že by při různých vysokoenergetických srážkách něco takového vzniklo, ale bylo by to tak malé, že by se to vypařilo dříve než by to dokázalo cokoliv slupnout.

Ano, čteš to dobře, vypařilo se. Černé díry se totiž vypařují. Přišel na to jeden z největších současných fyziků, Stephen Hawking a daný proces dostal po něm jméno jako Hawkingovo záření. Jako obvykle musíme zavítat do hájemství kvantové fyziky. Vakuum není ve skutečnosti prázdné, mohou v něm vznikat páry částic a antičástic, které se vzápětí anihilují a zase zaniknou. Ale poblíž černé díry tomu může být jinak. Jedna z částic páru může získat dostatečnou energii, aby odletěla do vesmíru, zatímco druhá se poslušně nechá pohltit singularitou. Pokud tomu dáš dost času, vypaří se každá černá díra, čím bude menší, tím rychleji se bude vypařovat. Konkrétně u 9mm velké singularity ze Země by to trvalo 10 na 66 let.

Po vesmíru se potuluje celá řada různých černých děr. Dost se spekuluje o tzv. primordiálních černých dírách, které měly vzniknout po velkém třesku, ale zatím se nám nepovedlo žádnou takovou najít. Potom jsou to černé díry hvězdné velikosti, tedy takové, která za svého zářícího života byly hvězdnými obry nebo veleobry. Ty potom tráví věčnost jako singularity. Jestli jsme si stěží dokázali představit velikosti hvězdných obrů o hmotnosti více jak pěti Sluncí, těžko si představíme gargantuovské objekty o hmotnosti jednotek, ale i stovek miliónů Sluncí, které sedí v centrech galaxií.

Sagittaruis A*

Naše Galaxie samozřejmě není výjimkou. Uprostřed ní, z našeho pohledu v souhvězdí Střelce (latinsky Sagittarius) se uhnízdil bumbrlík o hmotnosti přibližně 3,7 miliónů Sluncí. Schwarzschildův poloměr Sag A* je okolo 13 miliónů kilometrů. A pořád se krmí. Kolem černé díry se vytvořil akreční disk prachu a plynu, který rotuje kolem singularity a postupně do ní padá. Gravitační pole černé díry způsobuje, že plyn se třením zahřívá a začíná potom zářit. A kde je tření, tam je elektrostatika ataky magnetismus. Gigantická síla černé díry se projevuje i gigantickým magnetickým polem v jejím okolí. A díky tomu celý objekt, díra i s okolním akrečním diskem září i v rentgenovém spektru (synchrotronní záření a invezrní Comptův jev). Sag A* na nás takto pomrkává každých 17 až 22 minut.

Ale to není všechno. Magnetické pole vytváří ve směru osy dvě magnetické trubice, vytvořené ze zkroucených siločar. Do těchto trubic potom magnetické pole nažene část hmoty, kterou tak zachrání před pádem do singularity. A nejen to, díky tomu, že černé díře magnetické pole odebere trošku z jejího rotačního momentu (Blanfordův-Znajekův mechanizmus), tak tyto částice urychlí blízko k rychlosti světla a vytváří tak dva charakteristické jety částic nad a pod rovinku ekliptiky naší Galaxie a to na stovky světelných let daleko. A nemusím zmiňovat, že tyto výtrysky opět velice silně září. Takže v důsledku gigantické gravitační pole objektu, který je zhroucen sám do sebe a pohltí všechno včetně světla, tak toto pole z něj dělá nejzářivější objekt ve vesmíru. Ale jenom do té doby, dokud má otesánek co papat.

Černá díra (Wikipedia)

Tady máš obrázek toho, jak bys mohl černou díru vidět, kdybys měl kosmickou loď a přiletěl k ní nablízko. Všimni si, že tu funguje obecná relativita, když vidíš díky zakřivení časoporostoru nad a pod singularitou akreční disk, který je z Tvého pohledu za ní.

Hvězdné černé díry - Cyg X1

Jako první jsme objevili právě černou díru v souhvězdí Labutě, proto je to Cyg X1. Původně jsme jej v roce 1964 lokalizovali jako silný rentgenový zdroj, proto to označení X1. Ale až v roce 1971 byl tento zdroj určen jako černá díra o hmotnosti asi osmi Sluncí. Objekt se nachází asi šest tisíc světelných let daleko od nás a je součástí binárního systému, kdy druhou složkou je modrý obr. Právě z něj čerpá singularita hmotu do svého akrečního disku a jsou pozorovány charakteristické jety na obou pólech, jako je tu u galaktické černé díry, tady je pěkná vizualizace od ESA:

Hvězdná černá díra a její souputník, modrý obr (ESA)

Hvězdných černých děr je v naší Galaxii spousta, jenom v okolí centrální oblasti, kde je dost hmoty pro jejich výživu se podle odhadů má vyskytovat 10 až 20 tisíc těchto objektů. Vědci též pozorovali hvězdy třídy S1, které v podstatě s centrální černou dírou tvoří hvězdokupu a z jejich oběžných drah odvodili, že Gargantua v centru jenom mírně rotuje. Ale existují i singularity, které naopak rotují velmi svižně a podle posledních výzkumů jich má býti většina. Většinou je to díky tomu, že se hvězda, ze které vznikly, před svou gravitační smrtí točila jako čamrda a mohla se dokonce i výrazně zploštit nebo ji mohla odstředivá síla rozervat. Ale gravitace stejně zvítězila a výsledkem je rotujícím černá díra, které se říká Kerrova. Její fyzika je ještě extrémnější než u Schwarchildových děr, ale o tom možná někdy příště, v samostatném článku, pokud budeš mít zájem.

Aston Ondřej Neff
23. 7. 2024

Určitě nejsem sám, kdo by rád pravicový koncept podporoval. Ze setrvačnosti volím ODS od jejího...

Ondřej Neff
23. 7. 2024

Co by se stalo, kdyby se Crooks trefil? Tak především bychom měli jinou ikonickou fotografii...

Václav Vlk st.
23. 7. 2024

Stačí číst „západní“ noviny a weby a najdete tam milion úvah o tom, proč jsme tam, kde jsme, jak z...

Tomáš Zdechovský
23. 7. 2024

Hnutí ANO už stačilo vynaložit mnoho energie v přesvědčování veřejnosti o tom, že vůbec není...

Lukáš Kovanda
23. 7. 2024

Predikční platformy, jako je PredictIt, jež umožňují sázet na výsledek prezidentského klání jako...

Aston Ondřej Neff
22. 7. 2024

Biden byl to přes všechno snahu starý bílý heterosexuální muž, tedy živočišný druh na odpis. Paní...

Aston Ondřej Neff
20. 7. 2024

Volání po odvaze má svoji druhou stranu mince, totiž nářek nad absencí odvahy, nářek nad...

Marian Kechlibar
22. 7. 2024

Služba Crowdstrike, která se používá k ochraně různých korporátních počítačů před malwarem,...

Benjamin Kuras
20. 7. 2024

Žalobcem je list New York Times, a o odmítnutí poskytnout ke zveřejnění korespondence s šéfem...

Jan Bartoň
20. 7. 2024

Další funkční období Evropské komise pod vedením Ursuly von der Leyenové poskytne Bruselu další...

ČTK, Lidovky.cz
23. 7. 2024

Američtí basketbalisté v posledním přípravném utkání před obhajobou zlatých medailí na olympijských...

Lidovky.cz, ČTK
22. 7. 2024

Požár skládky pneumatik v Lovosicích na Litoměřicku, kde hořelo od pondělního večera, byl v úterý...

ČTK, Lidovky.cz
23. 7. 2024

Na letecké základně Kuchyňa u Malacek na západním Slovensku přistály první dvě stíhačky F-16 pro...

Lidovky.cz, ČTK
23. 7. 2024

Americká viceprezidentka Kamala Harrisová má podporu dostatečného množství delegátů pro zajištění...

Petr Kamberský
23. 7. 2024

Zrychlení staveb s novým zákonem nepřijde, říkají zasvěcení – a leckdo hodí hroudu po ministrovi,...

Vyhledávání

TIRÁŽ NEVIDITELNÉHO PSA

Toto je DENÍK. Do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy. Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston). Příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce.

ondrejneff@gmail.com

Rubriku Zvířetník vede Lika.

zviretnik.lika@gmail.com

HYENA

Tradiční verze Neviditelného psa. Sestává ze sekce Stručně a z článků Ondřeje Neffa - Politický cirkus a Jak život jde. Vychází od pondělka do pátku.

https://www.hyena.cz