Csillagok felfalói: a fekete lyukak

A fekete lyukak a legbizarrabb és legérdekesebb objektumok köze tartoznak az univerzumban. De mik ezek? Milyenek? Ki jött rá, hogy léteznek? Nos – íme a válaszok!

A fekete lyuk tulajdonképpen egy olyan ultrasűrű objektum, amelynek extrém tömege miatt gravitációja olyan elképesztő mértékű, hogy kialakul körülötte egy ún. eseményhorizont, ahol vonzása olyan erős, hogy semmi, de semmi nem tud kijönni onnan, még a fény sem.

És hogy milyen egy fekete lyuk? Nos, többféle is van belőle. Elsőnek nézzük azokat a pici, de halálos jószágokat, melyek csillagok romjaiból keletkeznek!

Amikor egy csillag összes üzemanyagát elégeti, összeroppan. Kisebb csillagok esetében, mint mondjuk a mi Napunk (vagy nála akár 3x nagyobb égitestek) sűrű neutroncsillaggá vagy fehér törpévé töppednek össze, de ha egy nagyobb csillag omlik össze, akkor a magja gravitációja olyan erős, hogy önmagába zuhanása nem ér véget, hanem addig-addig sűrűsödik, amíg csak egy fényelnyelő fekete lyuk marad belőle.

Az így keletkező fekete lyukak viszonylag aprók, de hihetetlenül sűrűek: egy ilyen objektum több, mint három Napnyi tömeget présel össze egy akkora területre, mint egy város. Ez őrült mértékű gravitációhoz vezet, ami mindent a fekete lyuk felé húz. A fekete lyukak innentől folyamatosan növekednek, a csillagközi gázok, porok, fény elnyelésével.

Uralkodó-osztályú fekete lyukak

Bár a kis, csillagokból keletkező fekete lyukak népesítik be a világegyetemet, akik uralják, azok a szupermasszív fekete lyukak. Egy ilyen diszkrét “Imperator-osztályú” monstrum akár több milliárd Nap tömegével is rendelkezhet, de sugaruk kb. csak akkora, mint a mi csillagunké. Feltételezik, hogy ilyen gigászok lapulnak a galaxisok kellős közepén, beleértve ebbe a miénket, a Tejutat is.

Jelenleg a tudomány csak találgat, hogy hogyan keletkezhetnek ilyen érthetetlenül óriási tömegű és erejű objektumok. Az rendben van, hogy ha egy fekete lyuk létrejött mondjuk jó 10 milliárd éve, akkor ennyi ideje volt gyűjtögetni a csillagközi anyagot – na de több tízmilliárd csillagnyi tömegben…

Egy másik elmélet szerint több száz vagy több ezer ilyen kisebb objektum egyesülésével jönnek létre a szupermasszív fekete lyukak, de olyan is van, aki szerint a több fényévnyi kiterjedésű óriási gázfelhők, vagy komplett csillaghalmazok összezuhanása hozza létre őket. Mindkét elmélet erősen hátborzongató.

Másik elmélet a közepes fekete lyukak egyesüléséhez köti ezeket. Ilyen közepes objektum akkor keletkezhet, amikor több csillag ütközik gyors egymásutánban, és tömegük egy helyen zuhan össze, egy fekete lyukat formálva.

Relativitáselmélet, világűr – és mindez a lehetséges univerzumokban, olvasmányos formában:

Univerzumok könyve

És hogy működnek ezek a rendkívül furcsa valamik?

Mivel kis helyen meghökkentő tömeg összpontosul, őrült erősségű gravitációs vonzással bírnak, amelyből szó szerint semmi nem menekül. Emiatt egy kicsit bibis dolog megfigyelni a fekete lyukakat, a tudósok kénytelenek arra a sugárzásra építkezni, amit a por és gázok bocsátanak ki elnyelődésük folyamán. De ezt se túl egyszerű észlelni: minél nagyobb egy fekete lyuk, annál nagyobb gáz és porfelhő veszi körül, ami elnyeli ezt a sugárzást.

Viszont olyan is előfordul, hogy amikor a fekete lyuk anyagot nyel el, az eseményhorizonton torlódó mindenféléről az lepattan, vagy parittyamódon kilövi a fekete lyuk. Ez majdnem fénysebességű, hatalmas energiájú anyagsugarakhoz vezet, amiket bizony mi is könnyen észlelünk, feltéve, hogy telibe kapják a Földet.

Három rétege van a fekete lyuknak: a külső és a belső eseményhorizont, valamint a szingularitás.

Az eseményhorizont az a határvonal a fekete lyuk körül, amit átlépve az anyag (meg a hullámok, meg úgy kábé minden) felhagyhat minden reménnyel, már ami a szabadulást illeti. Ha egy részecske ide bekerül, ki már nem jön. A gravitáció állandó.

A fekete lyuk belseje, ahol a tömeg is van, az ún. szingularitás, az a pont a tér-időben, ahol a fekete lyuk koncentrálódik. A fizika klasszikus szabályai szerint semmi sem tud megszökni már a külső eseményhorizontból sem az univerzumba.

De a fizikában is van egy de, amit úgy hívnak: kvatummechanika. Ez pedig kimondja, hogy minden részecskének van egy anti-részecskéje, melynek ugyanazok a tulajdonságai, csak elektromos töltése ellentétes. Ha ezek találkoznak, kioltódnak. A kvantummechanika szerint ezek a részecskepárok az univerzum természetéből adódóan folytonosan keletkeznek és kioltódnak, ettől a világunk tulajdonképpen “pezseg”. Ha pedig az eseményhoriont környékén zajlik ez, lehetséges, hogy az egyik keletkezett részecske bezuhan, a másik kilökődik, ez az ún. Hawking-sugázás, amelynek keretein belül a fekete lyuk tulajdonképpen tömeget veszít, azaz igenis, tud valami kiszökni belőle…

Térről, időről és párolgó fekete lyukakról ajánljuk Roger Penrose és Stephen Hawking rendkívül olvasmányos kötetét:

10 érdekesség a fekete lyukakról

I. Ha belezuhannál egy ilyen objektumba, a gravitáció spagettivé nyújtana. Aggódni nem kell, eddigre már rég halott volnál.

II. A fekete lyuk nem “szív magába”, a szívóhatás az, amikor vákuumba szívódik valami – a fekete lyuk pedig már-már a vákuum ellentéteként is felfogható. A dolgokat nem beszívja – a dolgok belezuhannak. (Durván.)

III. Ki jött rá, hogy léteznek? Érdekes módon Einstein 1916-ban jövendölte meg a fekete lyukak létét az általános relativitáselméletben.

IV. A “fekete lyuk” elnevezést 1967-ben alkotta meg John Wheeler amerikai csillagász.

V. Az első fekete lyuknak tartott objektum a Cygnus X-1 volt. Geiger számlálós szondák később 8 új röntgen-sugárzást kibocsátó objektumot észleltek. 1971-ben rádiójeleket fogtak be a Cygnus X-1 felől, és megtalálták óriási, rejtőzködő társát – egy fekete lyukat.

VI. Már a Nagy Bumm után formálódhattak mini-fekete lyukak, a gyorsan kitáguló tér ugyanis egyes régiókat apró, sűrű, a Napnál is kevesebb tömegű fekete lyukakká nyomhatta össze.

VII. A Cygnus X-1 egy barátságos fogadás tárgya volt 1974-ben Stephen Hawking és fizikustársa, Kip Thorne között. Abban fogadtak, hogy vajon fekete lyuk-e az érintett objektum vagy sem. Hawking szerint nem – 1990-ben elismerte a vereségét.

VIII. Ha egy csillag túl közel sodródik egy fekete lyukhoz, az könnyedén széthasíthatja.

IX. A tudomány szerint csak a Tejút-galaxisban kb. tízmillió és egymilliárd közöttire tehető a fekete lyukak száma.

X. A húrelmélet és a fekete lyukak közti kapcsolat még több fajta lehetséges gigász-objektum létezését teszi lehetővé, mint a hagyományos fizika.

Kedves galaktika.hu olvasó! Most egy ajándék e-novellával köszönjük meg, hogy meglátogattad honlapunkat. Ehhez az alábbi linken férsz hozzá:

http://galaktikabolt.hu/termek/stephen_leacock_a_betonember_e-novella.html

Hogyan tudod megszerezni? Rövid regisztráció után kosárba teszed az e-novellát, majd amikor véglegesíted vásárlásodat, a “KUPON” részbe írd be ezt az exkluzív kódot: galaktikaolvaso2

Ezután a novella ára levonódik a vásárlásodból, majd a “Kizárólag letölthető tartalmakhoz” fizetési opciót választva megrendeled a terméket, s már csak annyi dolgod van, hogy megvárod, amíg kollégánk engedélyezi a letöltést – és máris olvashatod az ajándék novellát!

forrás: space.com