Czarne dziury

Czarna dziura

Czarna dziura to obszar czasoprzestrzeni, którego z uwagi na wpływ grawitacji, nic – łącznie ze światłem – nie może opuścić. Zgodnie z ogólną teorią względności, do jej powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej masy w odpowiednio małej objętości. Czarną dziurę otacza matematycznie zdefiniowana powierzchnia nazywana horyzontem zdarzeń, która wyznacza granicę bez powrotu. Nazywa się ją „czarną”, ponieważ pochłania całkowicie światło trafiające w horyzont, nie odbijając niczego, zupełnie jak ciało doskonale czarne w termodynamice. Kwantowa teoria pola przewiduje, że czarne dziury emitują promieniowanie jak ciało doskonale czarne o niezerowej temperaturze. Temperatura ta jest odwrotnie proporcjonalna do masy czarnej dziury, co sprawia, że bardzo trudno je zaobserwować w wypadku czarnych dziur o masie gwiazdowej bądź większych.

Czarne dziury o masie gwiazdowej formują się w wyniku zapadania grawitacyjnego bardzo masywnych gwiazd pod koniec ich życia. Inną kategorią są supermasywne czarne dziury o masach przekraczających miliony mas Słońca. Podejrzewa się, że takie czarne dziury znajdują się w centrach większości galaktyk, w szczególności istnieją przekonujące dowody na istnienie czarnej dziury o masie około 4 milionów mas Słońca w centrum Drogi Mlecznej. Wyróżnia się też czarne dziury o masie pośredniej między gwiazdowymi i supermasywnymi, a najcięższe czarne dziury nazywane są niekiedy ultramasywnymi.

Pierwsze zdjęcie czarnej dziury

10 kwietnia grupa naukowców z międzynarodowej organizacji Event Horizon Telescope Collaboration opublikowała pierwszą w historii fotografię supermasywnej czarnej dziury. Chociaż obraz był niewyraźny, okazał się kamieniem milowym w badaniach przestrzeni kosmicznej.

Na zdjęciu widać supermasywną czarną dziurę (a tak naprawdę – jej cień) znajdującą się w centrum galaktyki M87 (Panna A). Na podstawie dotychczasowych obserwacji naukowcy uznają, że M87 znajduje się ok. 55 mln lat świetlnych od Ziemi.

Dotychczas w zrozumieniu działania czarnych dziur pomagały nam symulacje i modele przygotowywane przez naukowców i artystów. Naukowcy nie są w stanie zobaczyć czarnej dziury samej w sobie, ale mogą zaobserwować gwiazdy i chmury gazu wokół niej. Stąd znamy obraz czarnej kuli z otaczającą ją poświatą w kształcie jasnego półksiężyca.

Uczestnicy projektu EHT do obserwacji wykorzystali technikę nazywaną interferometrią wielkoobrazową (ang. Very Long Baseline Interferometry – VLBI), w której łączy się wiele teleskopów. Naukowcy korzystali z 11 obserwatoriów umieszczonych w różnych miejscach na Ziemi. Dzięki temu stworzyli wirtualny radioteleskop wielkości Ziemi. Pozwala to odwzorować dokładne właściwości rozpraszania światła blokującego nam widok czarnej dziury.

Planety

Obiekty astronomiczne okrążające gwiazdę lub pozostałości gwiezdne, w których wnętrzu nie zachodzą reakcje termojądrowe, wystarczająco duże, aby uzyskać prawie kulisty kształt oraz osiągnąć dominację w przestrzeni swojej orbity...

Gwiazdy

Każda gwiazda jest specyficzną mieszaniną gazów, skupionej grawitacyjnie materii, która może mieć postać plazmy. Jądra gwiazd na skutek zachodzących w nim reakcji pierwiastkowych emitują niezwykle dużą energię...

Galaktyki

Duże, grawitacyjnie związane układy gwiazd, pyłu i gazu międzygwiazdowego oraz niewidocznej ciemnej materii. Większość galaktyk ma rozmiary od kilku tysięcy do kilkuset tysięcy lat świetlnych...

Czasoprzestrzeń

Czasoprzestrzeń jest czterowymiarowa, składa się z trzech współrzędnych przestrzennych oraz ze współrzędnej czasowej (ct). Czasoprzestrzeń jest absolutnym zbiorem zdarzeń, zlokalizowanych w przestrzeni i czasie...