6

Historia - hipotezy i odkrycia Ideę, iż może istnieć tak masywne ciało z którego nawet światło nie może uciec postulował angielski geolog John Michell w roku 1783 w pracy przesłanej do Royal Society. Michell rozważał, iż w kosmosie może istnieć wiele tego typu obiektów. W roku 1796 francuski matematyk Pierre Simon de Laplace propagował tę samą ideę w swojej książce Exposition du Systeme du Monde. Ta idea nie cieszyła się dużym zainteresowaniem w XIX wieku, ponieważ światło uważano za bezmasową falę niepodlegającą grawitacji. Niedługo po opublikowaniu w roku 1905 szczególnej teorii względności Einstein zaczął rozważać wpływ grawitacji na światło. Najpierw pokazał, że grawitacja oddziałuje na propagację fal elektromagnetycznych, a w roku 1915 sformułował ogólną teorię względności. Kilka miesięcy później Karl Schwarzschild znalazł rozwiązanie równań tej teorii opisujących obiekt mający postać masy skupionej w jednym punkcie, który bardzo silnie odkształca czasoprzestrzeń. Jednym z parametrów rozwiązania był promień Schwarzschilda. Sam Schwarzschild uważał go za niefizyczny. W latach 20. XX wieku Chandrasekhar na przykładzie białego karła pokazał, że powyżej pewnej granicznej masy nic nie jest w stanie powstrzymać kolapsu gwiazdy. Przeciwny takim wnioskom był Arthur Eddington, który wierzył, iż powinna istnieć fizyczna przyczyna, która zatrzyma kolaps gwiazdy. W 1939 roku Robert Oppenheimer i H. Snyder pokazali, że masywna gwiazda może ulec kolapsowi grawitacyjnemu. Taki obiekt nazwano zamrożoną gwiazdą, ponieważ dla dalekiego obserwatora kolaps będzie zwalniał. Idea ta nie wywołała dużego zainteresowania aż do lat 60. Zainteresowanie nią wzrosło z chwilą odkrycia pulsarów w 1967 roku. Tuż po tym John Wheeler zaproponował nazwę czarna dziura.

7

8

Powstawanie czarnych dziur Gdy wewnątrz gwiazdy o masie przynajmniej 4 razy większej od masy Słońca kończy się wodór zużywany jest hel, potem kolejne, coraz cięższe pierwiastki. Kiedy gwiazda zaczyna zużywać żelazo, nie jest już w stanie wytworzyć dość energii, aby przeciwdziałać zapadaniu się pod wpływem własnej grawitacji. Podczas potężnej eksplozji nazywanej supernową i spowodowanej gwałtownym spadkiem ciśnienia i utratą stabilności mechanicznej spora części materii gwiazdowej ucieka. W środku pozostaje żelazne jądro, które zaczyna się zapadać i tworzy gwiazdę neutronową utrzymywaną w stabilności mechanicznej. Jeżeli jej masa jest dość wielka, to również takie ciało nie wytrzymuje własnego ciężaru i powstaje czarna dziura.

9

Teoria przewiduje, że czarne dziury o masie kilku mas Słońca mogą tworzyć się na końcowych etapach ewolucji gwiazd o masach większych od 10 mas Słońca zwanych czerwonymi nadolbrzymami w wyniku zapadnięcia się gęstego jądra, a zewnętrzna część w wybuchu implozji wyrzucana jest na zewnątrz i widoczna jako gwiazda supernowa. Aby powstała czarna dziura masa zapadającego się jądra musi być większa od około 2,8 mas Słońca. Wtedy żadna znana siła nie jest w stanie stawić czoło zapadaniu grawitacyjnemu. Czarne dziury o masach milionów mas Słońca znajdują się w centrach niektórych galaktyk (czy wszystkich tego nie wiemy). Wiemy jedynie, że występują dość powszechnie i że jedna z takich dziur tkwi w centrum naszej Galaktyki. Dalekie aktywne galaktyki nazywamy kwazarami. Nie wiemy również, w jaki sposób powstają. Są dwie hipotezy. Pierwsza zakłada, że najpierw powstały

10

Schemat kwazara. Gaz międzygalaktyc zny opada na czarną dziurę, formując dysk i świecąc. Jednocześnie z centrum dysku wyrzucane są strugi materii czyli dżety.

Kategorie

Wychowanie do życia w rodzinie