Pokusme se nyní přijít na to, jak je něco tak neuvěřitelného schopno existence. Vydejme se na cestu do hlubokého vesmíru, abychom odhalili jedno z nejúžasnějších divadel, které nám náš svět nabízí.
Co je černá díra?
Odskoč si do černé díry
Černá díra nám může přinést mnohá překvapení. Většinou jsou spojena se znalostmi, které nám přináší Einsteinova teorie relativity. Naše představy o světě jsou ovlivněny tím, jak se nám jeví náš “prostoročas”, který je trojrozměrný, tj. vymezený třemi na sebe kolmými osami x, y a z a časem plynoucím stále vpřed. To všechno platí i pod horizontem událostí, ale poněkud zkresleně. Díky teorii relativity jsme schopni vysvětlit a představit si děje, které probíhají i v blízkosti těchto neuvěřitelných objektů.
Jak však rychle poznáme, slovo “představit si” někdy není úplně přesné. Osy, které známe ze školy z geometrie, vypadají v blízkosti černé díry jinak. Kdybychom seděli v černé díře s pravítkem, nikdy bychom podle něj nenarýsovali rovnou čáru. Kdybychom měli trojúhelník a změřili jeho vnitřní úhly, součet by nikdy nedával 180 stupňů, jak nás učí zákony matematiky. Opravdové divadelní představení by však začalo, kdyby se třeba tvůj kamarád rozhodl do černé díry skočit. Jak by to vypadalo? Pro něj by to nebylo nic příjemného. V okamžiku, kdy by se vydal na cestu do černé díry a proletěl horizontem událostí (toho by si u velkých černých děr ani nemusel všimnout), by jen chvíli nato skončil v singularitě. Zde by se mu čas úplně zastavil a přestal by existovat, jeho tělo by se rozpadlo na elementární částice a pohroužilo do bezrozměrné singularity s nekonečnou hustotou. Podívejme se na takový let podrobněji. Představme si černou díru desetkrát hmotnější než naše Slunce. Taková černá díra má průměr asi 60 km (viz kresba). Kamarád se vydává na cestu. Ve vzdálenosti 15 000 km od černé díry si poprvé uvědomuje, že se s ním začíná dít něco divného. Pohybuje se k díře ve směru svých nohou a začíná se mu zdát, že na něj působí nějaká zvláštní síla. Jsou to slapové síly. Takové, které u nás na Zemi způsobují příliv a odliv. Tady působí jinak. Protože má kamarád k černé díře nohy blíž než hlavu, působí na ně větší gravitační síla, a proto se mu zdá, jako by ho někdo za nohy tahal a postupně ho roztahoval. Rozdíl mezi silami, které mu působí na hlavu a na chodidla, činí v této vzdálenosti asi osminu zemské gravitační síly. To je ještě snesitelné. Mnohem nepohodlnější už to je ve vzdálenosti 8000 km. Tady již kamarád pociťuje sílu působící na chodidla 4x větší než na hlavu. A ve vzdálenosti 3000 km už ho zvědavost zcela opouští a raději se z dosahu černé díry vrací. Rozdíl sil 15 G je již neúnosný. Je to stejné, jako kdyby visel za ruce a na nohy si nechal zavěsit závaží patnáctkrát těžší, než váží on sám! Představme si však vytrvalého průzkumníka, který se rozhodne pokračovat dál. Jen o několik metrů dál začne pociťovat, jak je jeho tělo natahováno a jak se prodlužuje. To vše ustane až po průchodu horizontem událostí. Jen pár okamžiků na to skončí v singularitě. Z pohledu pozorovatele však celá situace vypadá úplně jinak. Našemu průzkumníkovi ubíhal čas na stejných hodinkách, jaké máme i my, úplně normálně. Pro nás však bude jeho cesta trvat nekonečně dlouho. Jak se bude blížit k černé díře, bude se nám zdát, jako by byl jeho pohyb stále pomalejší a pomalejší. Badatel bude červenat, a kdybychom se s ním domluvili, že bude každou sekundu vysílat signály, budou k nám chodit se stále větším zpožděním. To proto, že světlo, které k nám od něj přichází, ztrácí energii díky obrovské a stále se zvětšující gravitaci. A signál, který badatel vyšle v okamžiku, kdy bude prolétávat horizontem, se k nám dostane v nekonečném čase. Prakticky to znamená, že nikdy neuvidíme, jak badatel do černé díry spadne, stejně jako je pro nás nemožné sledovat, jak dosáhl horizontu událostí. Černé díry jsou jedním z nejúžasnějších objektů ve vesmíru. Ve světě nejchladnějšího vakua, obrovských galaxií i barevných mlhovin. O to více láká jejich poznávání, protože právě ony patří k objektům, které nelze pozorovat přímo. Při jejich hledání se musíme spoléhat na znalosti fyziky a matematiky, na hromady výpočtů a stovky vedlejších pozorování přístroji ve všech možných spektrech. Jedno však víme jistě – černé díry existují a celý náš příběh není pohádkou ani sci-fi. Něco takového tam někde nahoře skutečně je!
JAK VYPADÁ ČERNÁ DÍRA
Když se podíváme na černou díru, neuvidíme vůbec nic, nic o ní nezjistíme. Z jejího nitra se ven nedostane žádná informace, nic, co jednou projde horizontem událostí, nemá šanci vylétnout zpět. Proto říkáme hranici černé díry horizont událostí. Až po tuto hranici jsme schopni události sledovat, vše, co je za ní, je nám zcela nedosažitelné. Všechno tam končí v bezrozměrném bodu s nekonečnou hustotou, v jediném místě ve vesmíru, kde končí čas – v singularitě.
SUPERMASIVNÍ ČERNÉ DÍRY
Dnes je již celkem jasné, že černá díra může vzniknout jako vývojové stadium hvězdy. Také je však pravděpodobné, že v jádrech prakticky každé galaxie můžeme najít i tzv. supermasivní černé díry. Hvězdnými černými děrami jsou si již vědci jisti, jestli však existuje černá díra i v jádru naší galaxie, to ještě nikdo s jistotou neví. Pokud by se v jádrech galaxií tyto supermasivní černé díry opravdu vyskytovaly, byly by větší než naše sluneční soustava a měly by hmotu milionů Sluncí. Zatím však můžeme o takových nadhvězdných obrech jen diskutovat.
