Gaură neagră
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
 |
Consultaţi manualul de stil şi îndrumarul, apoi daţi o mână de ajutor. Acest articol a fost etichetat în luna septembrie 2005. |
| Relativitate generală |
|
| Subiecte corelate |
|
Găurile negre sunt obiecte atât de masive şi dense încât atracţia lor gravitaţională nu lasă nici lumina să scape.
Dacă miezul lăsat în urma de către explozia unei supernove are masa mai mare decât cea a soarelui nostru, forţa care ţine laolaltă neutronii nu este suficient de mare ca să poată echilibra forţa gravitaţională proprie. Miezul continuă să se stingă. În momentul în care masa miezului este suficient de concentrată, forţa gravitaţionala a acestuia este imensă.
Această forţă nu se poate explica în fizica clasică şi astronomii folosesc teoria relativităţii a lui Einstein ca sa explice comportamentul luminii şi al materiei faţă de aceasta imensă forţă gravitaţională.
Potrivit relativităţii generale, spaţiul din jurul miezului este atât de puternic curbat încât atrage şi lumina. O stea de zece ori mai mare decat soarele nostru se poate transforma intr-o gaură neagră doar dacă se comprimă până la un diametru de aproximativ 90 km sau chiar mai puţin.
Presupunerile astronomilor spun că mijlocul galaxiei noastre este o gaură neagră imensă.
Pe înţelesul tuturor, o gaură neagră este o regiune din spaţiu care are atât de multa masă concentrată în ea încât nici un obiect din apropiere nu poate scăpa de atracţia ei gravitaţională. Având în vedere că cea mai bună teorie despre gravitaţie pe care o avem în acest moment este Teoria generală a relativităţii a lui Einstein, trebuie să folosim nişte rezultate ale ei pentru a înţelege găurile negre mai în detaliu. Dar să începem mai uşor, gândindu-ne la gravitaţie sub circumstanţe destul de simple.
Să presupunem că ne aflăm pe suprafaţa unei planete. Aruncăm o piatra pe direcţie verticală. Presupunând că nu o aruncăm prea tare, ea se va ridica un pic, dar până la urmă acceleraţia datorată gravitaţiei planetei o va face să cadă din nou. Daca aruncăm piatra destul de tare am putea s-o facem să scape total de gravitaţia planetei. Se va ridica la nesfârşit. Viteza cu care aruncăm o piatră pentru ca ea să scape de atracţia gravitaţională a planetei se numeşte viteză de evadare. Dupa cum probabil v-aţi dat seama viteza de evadare depinde de masa planetei: dacă o planetă este extrem de masivă, atunci gravitaţia ei este foarte puternică, deci viteza de evadare este foarte mare. O planetă mai uşoară va avea o viteză de evadare mai mică. Viteza de evadare depinde de asemenea de distanţa la care ne aflăm de centrul planetei: cu cât suntem mai aproape, cu atât mai mare viteza de evadare. Viteza de evadare a Pamântului este de 11,2 km/s, în timp ce aceea a Lunii este de doar 2,4 km/s.
Acum să ne imaginăm un obiect cu o concentraţie enormă de masă într-o atât de mică rază încât viteza de evadare este mai mare decât viteza luminii. Deci, cum nimic nu poate merge mai repede decât lumina, nimic nu poate scapa din câmpul gravitaţional al obiectului. Chiar şi lumina va fi trasă înapoi de gravitaţie şi nu va fi în stare să scape.
Ideea unei concentraţii de masă atât de densă încât nici lumina nu poate scăpa datează încă din timpul lui Laplace în secolul XVIII. Aproape imediat după ce Einstein a dezvoltat relativitatea generală, Karl Schwarzschild a dat soluţia ecuaţiei matematice care descria un astfel de obiect. Abia mult mai târziu, prin 1930, datorită muncii lui Robert Oppenheimer, Volkoff şi Snyder, oamenii s-au gândit că acest tip de obiecte chiar există in Univers. Aceşti cercetători au arătat că atunci când o stea suficient de masivă rămâne fără combustibil, nu mai e în stare să reziste împotriva propriei atracţii gravitaţionale, şi colapsează într-o gaură neagră.
În relativitatea generală, gravitaţia este o manifestare a curburii spaţiu-timp. Obiectele masive distorsionează spaţiul şi timpul, astfel încât regulile uzuale ale geometriei nu se mai aplică. Lângă o gaură neagră, distorsiunea spaţiu-timpului este foarte severă şi din această cauză găurile negre au nişte proprietăţi foarte ciudate. O gaură neagră are ceva ce se cheama 'orizontul evenimentului' sau Raza Schwarzschild. Acesta este o suprafaţă sferică ce marchează graniţa găurii negre. Poţi "intra" în gaură prin acest orizont, dar nu mai poţi ieşi niciodată. De fapt, odată ce ai trecut de orizontul evenimentului, eşti condamnat să te apropii din ce in ce mai mult de 'punctul de singularitate' din centrul găurii negre. S-a estimat că punctul de singularitate este „traducerea” unei forţe gravitaţionale care tinde, ca şi valoare, spre infinit.
Ne putem imagina orizontul evenimentului ca fiind locul unde viteza de evadare este egală cu viteza luminii. În afara acestui orizont, viteza de evadare este mai mică decat viteza luminii, deci daca turaţi motorul îndeajuns, puteţi scăpa de atracţia gravitaţională. Dar dacă vă aflaţi în interiorul orizontului, oricât de puternic ar fi motorul tot nu veţi scăpa.
Raza Schwarzschild are nişte proprietăţi geometrice foarte ciudate. Pentru un observator care stă nemişcat la distanţă mare de gaura neagră, orizontul pare a fi o suprafaţă sferică frumoasă şi statică. Dar odată cu apropierea de orizont, ne dam seama că are o viteză foarte mare. De fapt se mişcă spre exterior, relativ la singularitate, cu viteza luminii! Asta explică de ce e uşor să treci orizontul spre interior, dar e imposibil s-o faci în direcţia opusă.
Orizontul e static, dar dintr-un anumit punct de vedere el poate fi considerat ca fiind în mişcare. Mai plastic spus el trebuie sa fuga atât de repede numai ca să rămână pe loc. Odată intrat în orizont spaţiu-timpul este distorsionat atât de mult încât coordonatele care descriu distanţa radială şi timpul îşi schimbă rolurile.
Adică "r", coordonata care arată cât de departe suntem de centru, devine o coordonată asemănătoare timpului, iar "t" devine asemănătoare spaţiului. O consecinţă a acestui fapt este aceea că nu te poţi opri din mişcarea spre un "r" din ce în ce mai mic, la fel cum în circumstanţe obişnuite nu te poţi opri din mersul spre viitor (adică spre valori din ce în ce mai mari ale lui t).
În final, ne vom lovi de singularitate la r=0. Am putea încerca s-o evităm, turând motorul, dar e inutil: indiferent de direcţia în care mergi nu-ţi poţi evita viitorul. Încercarea de a evita singularitatea, odată trecut orizontul evenimentului, e la fel ca şi cum ai încerca sa eviţi ziua de mâine.
Numele "gaură neagră" a fost inventat de John Archibald Wheeler, şi s-a încetăţenit datorită faptului ca are mai mult "lipici" decât celelalte dinaintea lui. Înaintea lui Wheeler, aceste obiecte erau uneori denumite "stele îngheţate"
[modifică] Vezi şi
[modifică] Legături externe
- en Site web interactiv despre fizica găurilor negre
- en Răspunsuri la întrebări frecvente despre găurile negre
- en Geometria Schwarzschild pe situl lui Andrew Hamilton
- en Găurile negre pe situl „Knowledge storage”
- en Universitatea Tufts: Despre găurile negre
- en Film al unei posibile găuri negre - Institutul Max Planck
- en Simularea Găurilor negre binare (13 Apr 2006)
- en Noutăţi despre cercetările în domeniul găurilor negre
- en Revista „Scientific American” (NUmărul din iulie 2003) Perechea ciudată a univerului: Găuri negre gigantice şi naşterea stelelor
- en Revista „Scientific American” (NUmărul din mai 2005) Găuri negre cuantice
- en SPACE.com Totul despre găurile negre
