Czarna dziura

Charakterystyczną cechą czarnej dziury jest"horyzont zdarzeń" - granica, po przekroczeniu której nic nie jest wstanie wrócić. Wszystko, co przechodzi przez horyzont zdarzeń, staje sięczęścią czarnej dziury i przyczynia się do jej masy i energii.

 

Istnieje także coś, co jest nazywane"ostatnią stabilną orbitą" (LSO) lub "ostatnią stabilną orbitąkołową" (ISCO) dla czarnych dziur. To minimalna odległość, na jakiejobiekt może krążyć wokół czarnej dziury bez ryzyka wpadnięcia do niej.

 

Pojęcie czarnej dziury zostało rozpropagowanew XX wieku, głównie dzięki pracy Alberta Einsteina i jego teorii ogólnejwzględności, choć pierwsze koncepcje tego typu obiektów pojawiły się już wXVIII wieku dzięki Johnowi Michellowi i Pierre'owi-Simonowi Laplace'owi.Koncepcja czarnej dziury ewoluowała przez dekady, angażując naukowców takichjak Karl Schwarzschild, Robert Oppenheimer czy John Archibald Wheeler. Tenostatni wprowadził do użycia termin "czarna dziura" w latach 60. XXwieku.

 

Choć czarne dziury są znane z pochłanianiawszystkiego, co przekracza ich horyzont zdarzeń, Stephen Hawking przewidział,że emitują one również promieniowanie (znane jako promieniowanie Hawkinga) imogą powoli tracić masę oraz energię, co ostatecznie prowadzi do ich„parowania”.

 

Roger Penrose otrzymał połowę Nagrody Nobla zfizyki w 2020 roku za odkrycie, że powstawanie czarnej dziury to solidneprzewidywanie ogólnej teorii względności. Reinhard Genzel i Andrea Ghezotrzymali drugą połowę tej nagrody za odkrycie supermasywnego obiektu(prawdopodobnie czarnej dziury) w centrum naszej galaktyki. To nie pierwszytaki przypadek, gdy prace nad czarną dziurą przynoszą taki efekt. Również w2017 roku nagroda Nobla z fizyki została przyznana naukowcom zespołu LIGO/Virgoza obserwacje fal grawitacyjnych, co ma bezpośredni związek z kolizjamiczarnych dziur.

Gdy obiekt zbliża się do czarnej dziury,różnice w siłach grawitacyjnych na różnych końcach obiektu stają się takekstremalne, że może on zostać rozciągnięty w długą, wąską formę przypominającąspaghetti. Ten proces jest znany jako "spaghettifikacja".

 

Zbliżanie się do horyzontu zdarzeń czarnejdziury spowalnia bieg czasu dla obiektu zbliżającego się, w porównaniu doobserwatora znajdującego się daleko - zjawisko to jest znane jako rozciąganieczasu i jest przewidywane przez ogólną teorię względności.

 

Gdy dwie czarne dziury zderzają się i łączą,powstaje jedna większa czarna dziura. Zjawisko to emituje fale grawitacyjne,które zostały po raz pierwszy bezpośrednio zaobserwowane przez detektory LIGO iVirgo w 2015 roku, otwierając nową erę astronomii fal grawitacyjnych.

 

Ze względu na skrajne warunki panujące tużpoza horyzontem zdarzeń, cząstki i antycząstki mogą powstawać i anihilować wpobliżu czarnej dziury, co sprawia, że obszar ten "iskrzy" się wzakresie promieniowania rentgenowskiego i gamma.

 

Film "Interstellar" z 2014 roku wreżyserii Christophera Nolana eksploruje podróż międzygwiezdną i korzysta zkoncepcji czarnych dziur oraz tuneliczasoprzestrzennych (tzw. robaków kosmicznych). Znakomity fizykKip Thorne był konsultantem naukowym filmu, a także wyprodukował pracęopisującą naukowe aspekty przedstawione w "Interstellar".