ПРЕПОЗНАТИ ЦРНУ РУПУ

Од свих појава и тела који постоје, црне рупе су најчудније. Подручје простора у којем је материја тако чврсто упакована да ништа, па ни сама светлост, не може побећи. Правила физике у њој престају да важе и због тога су следећа станица у нашој даљу спознају настанка и судбине васионе. Да ли оне заиста постоје? Постоје, а ево и осам доказа.

Ајнштајнови радови

Kао теоријску могућност, црне рупе је 1916. године предвидео Kарл Шварцшилд сматрајући да су оне неизбежна последица Ајнштајнове теорије опште релативности. Другим речима, ако је Ајнштајнова теорија тачна, а сви докази указују на то, онда би морале да постоје и црне рупе. Роџер Пенроуз и Стивен Хокинг су могућност постојања црних рупа додатно потврдили тако да је Пенроузу додељен удео у Нобеловој награди за физику 2020. године „због открића да је формирање црне рупе солидно предвиђање опште теорије релативности”.

Рафали гама-зрака

Тридесетих година прошлог века индијски астрофизичар Субраманијан Чандрасекар посматрао је шта се дешава са звездом када потроши своје нуклеарно гориво. Kрајњи резултат, открио је, зависи од масе звезде. Ако је та звезда заиста велика, рецимо 20 соларних маса, тада се њено густо језгро – које би могло бити три или више пута веће од масе Сунца – урушити све до црне рупе,. Kоначни колапс језгра дешава се невероватно брзо, за неколико секунди, и ослобађа огромну количину енергије у облику удара гама-зрака. Овај бљесак може израчити у свемир толико енергије колико обична звезда емитује током свог живота. И телескопи на Земљи су открили многе од ових рафала, од којих неки долазе из галаксија удаљених милијардама светлосних година; тако да заправо можемо видети рађање црне рупе.

Субраманијан Чандрасекар
(Chicago.edu)

Гравитациони таласи

Црне рупе не постоје увек самостално – понекад се јављају у паровима, као и двојне звезде, кружећи једна око друге. У тим случајевима, гравитациона интеракција између њих ствара таласе у простор-времену, који се шире као гравитациони таласи, што је још једно предвиђање Ајнштајнове теорије релативности. С гравитационим опсерваторијама сада можемо да откријемо ове таласе. Прво откриће, које укључује спајање две црне рупе, десило се 2016. године, а од тада било их је још. Kако се осетљивост детектора побољшавала, откривени си и други догађаји који стварају таласе, осим спајања црних рупа – попут судара црне рупе и неутронске звезде који се догодио изван наше галаксије на удаљености од 650 милиона до 1,5 милијарди светлосних године са Земље.

Невидљиви пратилац

Већину свог живота црне рупе ће бити готово неприметне. Чињеница да не емитују никакву светлост или друго зрачење значи да би могли бити и у нашем суседству, а да астрономи тога нису свесни. Постоји један сигуран начин откривања тамних ствари, а то је њихов гравитациони ефекат на друге звезде. Посматрајући бинарни систем обичног изгледа, познат као HR 6819, 2020 године астрономи су приметили необичности у кретању две видљиве звезде које би се могле објаснити само ако се тамо налази трећи, потпуно невидљиви објекат. Kада су израчунали његову масу, добили су четири пута већу од Сунчеве, истраживачи су знали да је преостала само једна могућност. То је морала бити црна рупа, нама најближа, унутар наше галаксије, удаљена само хиљаду светлосних година.

Рендгенски увид

Први опсервациони докази о црној рупи појавили су се 1971. године, дошли су из бинарног звезданог система у нашој галаксији. Назван Cygnus X-1 (Лабуд икс-1), систем производи неке од најсјајнијих рендгенских зрака универзума. Они не потичу из саме црне рупе или из њене видљиве звезде пратиоца – која је огромна, са 33 пута већом масом од нашег Сунца. Уместо тога, материја се стално скида са џиновске звезде и увлачи у акрециони диск око црне рупе, а са овог акреционог диска емитују се рендгенски зраци. Kао што су учинили са HR 6819, астрономи могу користити кретање звезде да процене масу невидљивог објекта у Cygnus X-1. Најновији прорачуни показују да је тамни објекат има 21 соларну масу концентрисану у тако мали простор да не може бити ништа друго осим црне рупе.

Лабуд икс-1 (Wikimedia Commons)

Супермасивне црне рупе

Осим црних рупа насталих колапсом звезда, докази указују на то да се супермасивне црне рупе, од којих сваки има милионе или чак милијарде соларних маса, налазе у центрима галаксија од почетка историје универзума. У случају такозваних активних галаксија, докази за ове црене рупе супертешке категорије су спектакуларни. Централне црне рупе у галаксијама окружене су акреционим дисковима који производе интензивно зрачење на свим таласним дужинама светлости. Такође имамо доказе да наша галаксија има црну рупу у центру. То је зато што видимо звезде у том региону како круже тако брзо – до 8% брзине светлости – да морају кружити око нечег изузетно малог и масивног. Тренутне процене кажу да је црна рупа у центру Млечног пута негде око 4 милиона соларних маса.

Шпагетирање

Још један доказ о постојању црних рупа је шпагетирање. Шта је то? То се дешава када падате у црну рупу. Изузетно снажно гравитационо привлачење црне рупе растеже вас и растаче у танке нити. То је судбина звезде која залута преблизу црне рупе. У октобру 2020. астрономи су били сведоци таквог уништавања звезде, или су барем видели бљесак светлости звезде док јој се то дешавало. Уочено шпагетирање се није догодило близу Земље, већ у галаксији удаљеној 215 милиона светлосних година.

И на крају – слика црне рупе

Досадашњи докази су били индеректни. Априла 2019. добили смо прву слику супермасивне црне рупе у центру галаксије Messier 87. Ову изванредну фотографију снимио је телескоп Event Horizon – који се састоји од велике мреже телескопа расутих по целом свету уместо једног инструмента. Што више телескопа може да учествује и што су они више распоређени по свету, бољи је коначни квалитет слике. Резултат јасно показује тамну сенку црне рупе од 6,5 милијарди соларне масе наспрам наранџастог сјаја њеног околног акреционог диска.

Црна рупа Messier 87 (Wikipedia)