Nu lăsa numele să te păcălească: o gaură neagră este orice altceva dar nu un spațiu gol. Mai degrabă, este o cantitate mare de materie ambalată într-o zonă foarte mică – gândiți-vă la o stea de zece ori mai masivă decât Soarele strâns într-o sferă aproximativ diametrul orașului New York. Rezultatul este un câmp gravitațional atât de puternic încât nimic, nici măcar lumina, nu poate scăpa. În ultimii ani, instrumentele NASA au arătat o nouă imagine a acestor obiecte ciudate care sunt, pentru mulți, obiectele cele mai fascinante din spațiu.
(Emisiile intense de raze X considerate a fi provocate de o gaură neagră care devorează o stea. Pe 28 martie 2011, NASA Swift a detectat emisiile intense de raze X considerăndu-se a fi cauza a unei găuri negre care devorează o stea. Aici, o stea asemănătoare Soarelui pe o orbită excentrică, se apropie prea mult de gaura neagră centrală a galaxiei. Aproximativ jumătate din masa masivă a stelei alimentează un disc de acumulare în jurul găurii negre, care în schimb emite un jet de particule care transmite radiații către Pământ. (https://www.youtube.com/watch?v=9_iCxXEMt6U) Credit: NASA / Goddard Space Flight Center / CI Lab)
Deși termenul a fost inventat până în 1967 de către fizicianul de la Princeton, John Wheeler, ideea unui obiect în spațiu atât de masiv și dens încât lumina nu putea scăpa de el a existat în jur de secole. Cele mai cunoscute găuri negre au fost prezise de teoria relativității generale a lui Einstein, care a arătat că atunci când o stea masivă moare, ea lasă în urmă un nucleu mic, dens. Dacă masa miezului este mai mult de trei ori mai mare decât masa Soarelui, ecuațiile au arătat că forța gravitației copleșește toate celelalte forțe și produce o gaură neagră.
Oamenii de știință nu pot observa direct găurile negre cu telescoape care detectează raze X, lumină sau alte forme de radiații electromagnetice. Cu toate acestea, putem deduce prezența găurilor negre și le putem studia prin detectarea efectului lor asupra altor materiei din apropiere. Dacă o gaură neagră trece printr-un nor de materie interstelară, de exemplu, ea va atrage materia spre interior într-un proces cunoscut sub numele de accreție. Un proces similar poate apărea dacă o stea normală trece aproape de o gaură neagră. În acest caz, gaura neagră poate distruge steaua în timp ce o trage spre ea însăși. Pe măsură ce materia atrasă accelerează și se încălzește, emite raze X care radiază în spațiu. Descoperirile recente oferă unele dovezi că găurile negre au o influență dramatică asupra zonelor din jurul lor – emit puternice explozii de raze gama, devorând stelele din apropiere și stimulând creșterea de noi stele în unele zone, în timp ce o împiedică în altele.
Sfârșitul unei stele este începutul unei găuri negre
Cele mai multe găuri negre se formează din rămășițele unor stele mari care mor în explozii de supernove. (Stelele mai mici devin stele neutronice dense, care nu sunt suficient de masive pentru a capta lumina.) Dacă masa totală a stelei este suficient de mare (aproximativ trei ori masa Soarelui), se poate demonstra teoretic că nicio forță nu poate opri stelele de la colaps sub influența gravitației. Cu toate acestea, pe măsură ce steaua se prăbușește, se produce un lucru ciudat. Pe măsură ce suprafața stelei se apropie de o suprafață imaginară numită „orizontul evenimentului”, timpul pe stea încetinește în raport cu timpul observatorilor îndepărtați. Când suprafața atinge orizontul evenimentului, timpul se oprește și steaua nu se mai poate prăbuși – este un obiect înghețat care se prăbușește.
Din coliziuni stelare pot rezulta găuri negre chiar mai mari. La scurt timp după lansarea sa în decembrie 2004, telescopul NASA Swift a observat strălucirile puternice și trecătoare ale luminii cunoscute sub numele de explozii de raze gama. Chandra și telescopul spațial Hubble al NASA au colectat mai târziu date de la „zgomotul” evenimentului, și colectarea observațiilor a condus astronomii la concluzia că explozii puternice pot rezulta atunci când o gaură neagră și o stea neutronică se ciocnesc, producând o altă gaură neagră.
Pitici și giganți
Deși procesul de formare de bază este înțeles, un mister peren în știința găurilor negre este că ele par să existe pe două scale de dimensiuni diferite. Pe de o parte, există nenumărate găuri negre care sunt rămășițele unor stele masive. Împrăștiate în tot Universul, aceste găuri negre „de masă stelară” sunt în general de 10 până la 24 de ori mai masive decât Soarele. Astronomii le observă când o altă stea se apropie îndeajuns de mult încât o parte din materia care o înconjoară să fie împiedicată de gravitația găurii negre, emițând raze X în proces. Cele mai multe găuri negre stelare, totuși, duc vieți izolate și sunt imposibil de detectat. Judecând după numărul de stele suficient de mari pentru a produce astfel de găuri negre, oamenii de știință estimează că există între zece milioane și un miliard de astfel de găuri negre doar în Calea Laptelui.
La celălalt capăt al spectrului de dimensiuni sunt giganții cunoscuți drept găuri negre „supermasive”, care sunt de milioane, dacă nu de miliarde de ori mai mari ca Soarele. Astronomii cred că găurile negre supermasive se află în centrul practic al tuturor galaxiilor mari, chiar și al Căii noastre a Laptelui. Astronomii le pot detecta urmărind efectele lor asupra stelelor și gazelor din apropiere.
(Această diagramă prezintă masele relative ale obiectelor cosmice superdense. Credit: NASA)
Din punct de vedere istoric, astronomii au crezut de mult că nu există găuri negre de dimensiuni medii. Cu toate acestea, dovezile recente de la Chandra, XMM-Newton și Hubble întăresc ideea că există găuri negre de dimensiuni medii. Un mecanism posibil pentru formarea găurilor negre supermasive implică o reacție în lanț a coliziunilor de stele în clustere de stele compacte care duc la acumularea de stele extrem de masive, care apoi se prăbușesc pentru a forma găuri negre de masă intermediară. Clusterele de stele se scufundă apoi în centrul galaxiei, unde găurile negre de masă intermediară se îmbină pentru a forma o gaură neagră supermasivă.
Lasă un răspuns