Juodosios skylės nuo seno kelia žmonių smalsumą – tai vieni paslaptingiausių ir labiausiai intriguojančių objektų kosmose. Nepaisant bauginančio pavadinimo, juodosios skylės nėra jokios „kosminės skylės” tikrąja prasme. Tai neįtikėtinai tankūs kūnai, kurių gravitacija tokia stipri, kad iš jų neištrūksta net šviesa. Suprasti juodųjų skylių prigimtį gali būti kur kas paprasčiau, nei atrodo, jei žvelgiame į jas žmogiškiau ir aiškiau – kaip į masyvios materijos žlugimo rezultatą ir unikalią galimybę pažvelgti į fizikos ribas.
Kas yra juodoji skylė?
Juodoji skylė susiformuoja tada, kai masyvi žvaigždė savo gyvenimo pabaigoje žlunga po savosios gravitacijos svoriu. Šis procesas vadinamas gravitaciniu kolapsu. Kraštas, už kurio niekas negali pabėgti, vadinamas įvykių horizontu. Jis nėra kietas paviršius – tai tarsi nematoma riba, už kurios viskas negrįžtamai pradingsta juodosios skylės viduje.
Singuliarumas – kas slypi centre?
Kiekvienos juodosios skylės centre, kaip spėjama, yra singuliarumas – taškas, kuriame tankis tampa beveik begalinis, o fizikos dėsniai, kuriuos žinome, nustoja veikti. Tai erdvės-laiko iškraipymo ekstremumas, kuris lieka viena didžiausių neišspręstų šiuolaikinės fizikos mįslių.
Kaip susidaro juodosios skylės?
Yra keli pagrindiniai juodųjų skylių susidarymo būdai, ir kiekvienas jų priklauso nuo pradinio objekto masės ir evoliucijos.
1. Žvaigždžių griūtis
Dažniausias juodųjų skylių susidarymo mechanizmas – masyvios žvaigždės gyvenimo pabaigoje. Kai žvaigždei pritrūksta branduolinio kuro, ji nebegali išlaikyti savo svorio, todėl įvyksta supernovos sprogimas, o žvaigždės branduolys susitraukia iki juodosios skylės.
2. Susiliejimai
Dvi neutroninės žvaigždės arba dvi juodosios skylės gali susijungti ir sudaryti didesnę juodąją skylę. Tokius įvykius šiandien aptinkame gravitacinių bangų observatorijomis, kurios fiksuoja erdvės-laiko virpesius.
3. Supermasyvios juodosios skylės
Galaktikų centruose aptinkamos juodosios skylės, kurių masė milijonus ar net milijardus kartų viršija Saulės masę. Kaip jos susidaro, vis dar ne iki galo aišku. Viena teorija teigia, kad jos formuojasi iš mažesnių juodųjų skylių ir dujų sankaupų susijungimų ilgą laiką.
Ar juodosios skylės „siurbia” viską aplink save?
Priešingai populiariam mitui, juodosios skylės nekeliauja po kosmosą tarsi dulkių siurbliai. Jos traukia objektus lygiai taip pat kaip bet kuris kitas masyvus kūnas. Jei Saulę staiga pakeistų tokio paties masės juodoji skylė, Žemės orbitai niekas nepasikeistų – tik šviesos nebeliktų.
Kokia yra įvykių horizonto reikšmė?
Įvykių horizontas yra tarsi riba tarp dviejų pasaulių. Iš išorės galime stebėti materiją, krentančią link juodosios skylės, tačiau pačios vidinės struktūros niekada nepamatysime. Tai natūralus informacijos „užraktas“, kuris verčia fiziką permąstyti realybės prigimtį.
Ką matytume artėjant prie įvykių horizonto?
- Objektas išoriškai atrodytų lyg sustojęs laike.
- Jo spalva pamažu keistųsi dėl raudonojo poslinkio.
- Tolstant nuo jo sklindanti šviesa blėstų, kol visai išnyktų.
Juodųjų skylių tipai
Nors juodosios skylės atrodo vienodos, mokslininkai išskiria kelias jų rūšis:
- Žvaigždinės juodosios skylės – susidaro žvaigždžių griūties metu.
- Supermasyvios juodosios skylės – glūdi galaktikų centruose.
- Tarpinės masės juodosios skylės – retai aptinkamos, jų egzistavimas dar tiriamas.
- Mikroskopinės juodosios skylės – hipotetinės, galinčios susidaryti dalelių susidūrimuose.
Juodųjų skylių tyrinėjimo pažanga
2019 m. pasaulis pirmą kartą pamatė realų juodosios skylės atvaizdą – tai buvo supermasyvi juodoji skylė galaktikoje M87. Šį vaizdą sukūrė teleskopų tinklas „Event Horizon Telescope”, apjungęs observatorijas visame pasaulyje. Šis pasiekimas įrodė, kad juodosios skylės turi akrecinį diską – įkaitusios materijos žiedą, kuris švyti prieš dingdamas viduje.
Dažnai užduodami klausimai
Šiame skyriuje pateikiami dažniausiai kylantys klausimai apie juodąsias skyles.
Ar juodosios skylės gali sunaikinti mūsų galaktiką?
Ne. Supermasyvi juodoji skylė Paukščių Tako centre yra stabili ir nekelia pavojaus galaktikos struktūrai.
Ar galima patekti į juodąją skylę ir išgyventi?
Pagal mūsų žinias – ne. Materija būtų suspausta iki nežmoniško tankio prieš pasiekdama singuliarumą.
Ar juodosios skylės kada nors išnyksta?
Teoriškai taip. Pasak Stepheno Hawkingo, jos lėtai garuoja per labai ilgą laiką, skleidžiant vadinamąją Hawkingo spinduliuotę.
Ar juodosios skylės gali būti energijos šaltinis?
Kai kurios teorijos teigia, kad energiją būtų galima išgauti iš sukamosios juodosios skylės, panaudojant jos kampinį momentą.
Juodosios skylės mūsų ateities tyrimuose
Juodosios skylės ne tik padeda suprasti kraštutinius fizikos dėsnius, bet ir atveria duris į naujas mokslinių tyrimų kryptis. Ateityje galėsime tiksliau išmatuoti jų savybes, tirti gravitacinių bangų kilmę ir netgi svarstyti apie galimus kelionių per erdvės-laiko struktūras modelius. Kiekvienas naujas atradimas verčia permąstyti ne tik kosmosą, bet ir pačią realybės prigimtį.
