Main Topics > Black Holes and Wormholes >
Topic Index:
- – Black Holes and Wormholes Wprowadzenie
- – Stars, Supernowe i Gwiazdy Neutronowe
- – Tworzenie Czarnych Dziur
- – Teoria Czarnych Dziur & Promieniowanie Hawkinga
- – Horyzont Zdarzeń i Dysk Akrecyjny
- -. Singularities
- – Wormholes
- – Conclusion
Masa czarnej dziury jest skoncentrowana w jednym punkcie głęboko w jej sercu, i najwyraźniej nie można jej zobaczyć. Dziura”, która w zasadzie może być widoczna (chociaż nikt nigdy nie widział bezpośrednio czarnej dziury) to obszar przestrzeni wokół osobliwości, gdzie grawitacja jest tak silna, że nic, nawet światło, najszybsza rzecz we wszechświecie, nie może uciec i gdzie dylatacja czasu staje się prawie nieskończona.
Czarna dziura jest zatem ograniczona dobrze zdefiniowaną powierzchnią lub krawędzią znaną jako „horyzont zdarzeń”, wewnątrz której nic nie może być widoczne i nic nie może uciec, ponieważ konieczna prędkość ucieczki byłaby równa lub przekraczałaby prędkość światła (fizyczna niemożliwość). Horyzont zdarzeń działa jak rodzaj jednokierunkowej membrany, podobnej do „punktu bez powrotu”, którego doświadcza łódź zbliżająca się do wiru i docierająca do punktu, w którym nie da się już płynąć pod prąd. Lub, aby spojrzeć na to w inny sposób, wewnątrz horyzontu zdarzeń, przestrzeń sama wpada do czarnej dziury z hipotetyczną prędkością większą niż prędkość światła.
(Kliknij, aby powiększyć)
Horyzont zdarzeń, dysk akrecyjny i strumienie promieni gamma czarnej dziury
(Źródło: Internetowa Encyklopedia Nauki: http://www.daviddarling.info/
encyklopedia/E/event_horizon.html – Credit & ©: Astronomy / Roen Kelly)
Horyzont zdarzeń czarnej dziury pochodzącej od eksplodującej gwiazdy o masie kilkukrotnie większej od masy naszego własnego Słońca, miałby być może kilka kilometrów średnicy. Jednak z czasem mogłaby się powiększać, połykając pył, planety, gwiazdy, a nawet inne czarne dziury. Szacuje się, że czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej, na przykład, ma masę równą około 2 500 000 Słońc i posiada horyzont zdarzeń o średnicy wielu milionów kilometrów.
Materia, taka jak gaz, pył i inne odłamki gwiazd, które zbliżyły się do czarnej dziury, ale nie całkiem do niej wpadły, tworzy spłaszczone pasmo wirującej materii wokół horyzontu zdarzeń, zwane dyskiem akrecyjnym (lub dyskiem). Chociaż nikt nigdy nie widział czarnej dziury, a nawet jej horyzontu zdarzeń, dysk akrecyjny może być widoczny, ponieważ wirujące cząstki są przyspieszane do ogromnych prędkości przez ogromną grawitację czarnej dziury, uwalniając ciepło i potężne promieniowanie rentgenowskie i gamma do wszechświata, gdy rozbijają się o siebie.
Te dyski akrecyjne są również znane jako kwazary (quasi-gwiezdne źródła radiowe). Kwazary są najstarszymi znanymi ciałami we wszechświecie i (z wyjątkiem wybuchów promieniowania gamma) najbardziej odległymi obiektami, które możemy faktycznie zobaczyć, jak również są najjaśniejsze i najbardziej masywne, przyćmiewając biliony gwiazd. Kwazar to zatem jasne halo materii otaczające i wciągane do obracającej się czarnej dziury, efektywnie zasilające ją materią. Kwazar zmienia się w zwykłą czarną dziurę, gdy nie ma już wokół niego materii do zjedzenia.
Nieobracająca się czarna dziura byłaby dokładnie kulista. Jednak obracająca się czarna dziura (powstała w wyniku zapadnięcia się obracającej się gwiazdy) wybrzusza się na swoim równiku z powodu siły dośrodkowej. Obracająca się czarna dziura jest również otoczona przez obszar czasoprzestrzeni, w którym niemożliwe jest zatrzymanie się, zwany ergosferą. Dzieje się tak z powodu procesu znanego jako przeciąganie ramki (ang. frame-dragging), w którym obracająca się masa ma tendencję do lekkiego „przeciągania” po czasoprzestrzeni bezpośrednio ją otaczającej. W rzeczywistości czasoprzestrzeń w ergosferze jest technicznie ciągnięta szybciej niż prędkość światła (w stosunku do innych obszarów czasoprzestrzeni wokół niej). Może być możliwe dla obiektów w ergosferze, aby uciec z orbity wokół czarnej dziury, ale raz w ergosferze, nie mogą one pozostać w miejscu.
Także z powodu ekstremalnej grawitacji wokół czarnej dziury, obiekt w jej polu grawitacyjnym doświadcza spowolnienia czasu, znanego jako grawitacyjna dylatacja czasu, w stosunku do obserwatorów spoza pola. Z punktu widzenia odległego obserwatora obiekt wpadający do czarnej dziury wydaje się zwalniać i zanikać, zbliżając się, ale nigdy nie osiągając horyzontu zdarzeń. W końcu, w punkcie tuż przed osiągnięciem horyzontu zdarzeń, staje się tak niewyraźny, że nie można go już zobaczyć (wszystko z powodu efektu dylatacji czasu).
|