Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...=Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...
DOMŮ   ARCHIV   IBT   IAN 1-50   IAN 50-226   IAN 227-500   RÁDIO   PŘEKVAPENÍ  
STALO SE

Ze života černých děr

Černé díry, jak fyzikové poeticky nazývají unikátní hrobky hvězd, jsou jednou z nejznámějších předpovědí obecné teorie relativity. Příčinou jejich obrovské popularity jsou zcela unikátní fyzikální vlastnosti. Představte si nenasytný chřtán, který nemilosrdně spolyká vše, co se nachází v jeho dosahu! Ať už měla hmota před gravitačním zhroucením ty nejrozmanitější vlastnosti, po zhroucení se charakteristika objektu omezila pouze na hmotnost, moment hybnosti a náboj.

Ilustrační foto...Podivuhodné vlastnosti těchto objektů si pohrávají s lidskou fantazií, spisovatelům vědeckofantastické literatury se otevřely nové světy, teoretickým fyzikům naopak přibyla spousta záludných otázek. Kolik toho tedy o černých dírách skutečně víme? Zatímco prvotní studie se omezily na popis jednoduchých situací, tedy například izolovaných černých děr, reálné situace jsou mnohem komplikovanější. Skutečné černé díry komplikovanými procesy absorbují hmotu i záření (elektromagnetické záření i gravitační vlny), rotují a mohou vzájemně interagovat.

Průkopníkem v oblasti dynamiky černých děr se stal v roce 1970 známý fyzik Stephen Hawking, který odvodil zákon plochy horizontu černých děr. Tento zákon říká, že celková plocha horizontu v uzavřeném systému obsahujícím černé díry se nikdy nezmenšuje. Tedy jinými slovy, plocha se může pouze zvětšit nebo zůstat stejná. Tento velmi důležitý výsledek nám napovídá, že v důsledku akrece hmoty černou dírou nebo v případě srážek černých děr, se poloměr horizontu událostí zvětšuje.

Ilustrační foto...

Někdo by se mohl po přečtení těchto řádků zarazit. Důvodem rozpaků by mohl být objev kvantového vypařování černých děr, učiněný o několik let později opět Hawkingem, při kterém se poloměr horizontu a tím pádem i jeho plocha zmenšuje. Je snad něco špatně? Ne, zákon zůstává v platnosti, jen jsme patřičně nezdůraznili, že zákon platí v klasické OTR, tedy bez přihlédnutí ke kvantovým efektům. Abychom vše pochopili, musíme se ještě jednou, ale detailněji podívat na zákon ploch horizontu. Nápadně nám připomíná druhý termodynamický zákon, který říká, že celková entropie v uzavřeném systému se nikdy nezmenšuje. Připomeňme, že entropie je veličina vyjadřující míru neuspořádanosti systému: čím větší je její hodnota, tím je systém neuspořádanější.

Ilustrační foto...Představme si černou díru a materiál, který je k ní přitahován. Před pádem do černé díry je popis materiálu poměrně složitý. Jedná se o velmi neuspořádanou směs částic o určité teplotě, dané mírou jejich neuspořádaného pohybu. K úplnému popisu systému bychom potřebovali znát souřadnice a rychlosti všech částic. Po pádu do černé díry je celý systém charakterizován pouze třemi údaji: hmotností, momentem hybnosti a nábojem, což je velice uspořádaný stav. Porušuje snad tento proces druhý termodynamický zákon? Nikoli. Mírou entropie černé díry je právě plocha horizontu. Jinak řečeno, čím více hmoty skončí v černé díře, tím větší bude plocha jejího horizontu a tím bude větší i entropie černé díry. To ale také znamená, že černá díra musí mít určitou teplotu a tedy musí zářit jako černé těleso s touto teplotou. Na první pohled se zdá, že se jedná o holý nesmysl, černá díra v klasické teorii přeci nezáří, jelikož nic nemůže uniknout zpoza jejího horizontu. Nicméně, když přihlédneme ke kvantovým efektům, skutečně existuje mechanismus, který umožňuje černé díře „zářit“. Jev je založen na faktu, že v celém vesmíru, tedy i poblíž černé díry, neustále vznikají virtuální páry částic a antičástic. Ve většině případů virtuální pár ve velice krátkém čase opět díky anihilaci zaniká. Občas se však stane, že se jedna složka páru dostane pod horizont událostí černé díry, pomyslnou hranici, zpoza které již nemá žádná forma hmoty naději uniknout. Zcela tak zmizí pro vnější svět a druhé složce páru nezbývá nic jiného než se natrvalo vynořit ve vnějším vesmíru. Energie této unikající částice jde však na úkor hmotnosti černé díry, která se o tuto hodnotu lomenou kvadrátem rychlosti světla menší. Tím se zmenší i její hmotnost a tedy i poloměr. Platí jednoduchá relace čím menší černá díra, tím je proces vypařování černé díry efektivnější. Zatímco černá díra o hmotnosti dvou sluncí by se vypařila až za zhruba 1067 let, černá díra o hmotnosti 100 000 kg za zhruba desetinu sekundy. To je ona podstata záření černé díry.

Ilustrační foto...

Vraťme se ale zpátky do roku 1970. Bezmála třicet dva let trvalo, než byl odhalen další kus skládanky života černých děr. V článku uveřejněném v časopise Physical Review Letters v prosinci minulého roku Astekharem a Badri Krishnanem, významnými relativisty, toho času pracujícími v ústavu pro gravitační fyziku institutu Maxe Plancka, byl učiněn další krok k pochopení složitých dynamických procesů černých děr. Oběma vědcům se podařilo stanovit přesnou matematickou formuli, na jejíž jedné straně vstupuje množství dopadající hmoty a záření a na straně druhé říká, o kolik se změní plocha horizontu, hmotnost a moment hybnosti černé díry. Díky tomuto zákonu teď vědci mohou mnohem přesněji simulovat srážky černých děr či stanovit přesněji jejich hmotnost. V neposlední řadě budou moci také zpřesnit výpočty energie gravitačního záření takovýchto objektů a tím přesněji předpovídat detekci gravitačních vln v projektech, jakým je třeba LIGO.

Viktor Votruba

| Zdroj: Physical Review Letters IAN.cz
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...
archiv zdroj
RULETA
Co by kdyby III.
Ilustrační foto...
Obloha nad digitálním foťákem -- dokončení
Ilustrační foto...
Hvězdný posel -- díl pátý
Ilustrační foto...
O svícení 26
Ilustrační foto...
O svícení 30
Ilustrační foto...
STALO SE
4.12.2012 -
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...

WEBKAMERA
 Upice webcam / widecam
UPICE WEBCAM

Add to Google

 

Pridej na Seznam
 

  © 1997 - 2017 IAN :: RSS - novinky z astronomie a kosmonautiky SiteMap :: www :: ISSN 1212-6691