ASTROFIZIKA

Pripremio: Branislava Rogić, arhitekta

CRNE RUPE
Posmatranje nevidljivog

Disk prihvatanja: materija (obično gas) zarobljena gravitacionim delovanjem crne rupe; dok se gas obrće prema crnoj rupi, trenje čini da gas sjaji i emituje energiju. U blizini horizonta događaja, ovaj materijal se ubrzano kreće i emituje x-zrake. Horizont dogaĐaja - gravitaciona granica crne rupe, gde se brzina bega izjednačava sa brzinom svetlosti. Bilo koji objekat koji prolazi kroz horizont događaja zauvek će nestati, a nijedan objekat unutar horizonta događaja se ne može videti spolja. Fotonska sfera - svetli region koji okružuje crnu rupu gde se svaka stvorena svetlost mora usmeriti ka napolje kako bi pobegla od gravitacije crne rupe. Prečnik fotonske sfere je 1,5 puta veći od prečnika horizonta događaja. Singularnost - centralna tačka crne rupe gde završava sva materija i gde su krivina prostor-vremena i gustina beskonačne. Ova tačka se ne može videti.

Većina astrofizičara veruju da crne rupe postoje. Ipak, dokazi o njihovom postojanju su nedovoljni. Merenja kretanja zvezda koje su zarobljene zahvatom crne rupe podržavaju ovu teoriju. Takav je slučaj i sa radijacijom koju emituje ultravreli gas privlačen prema gravitacionom ponoru crne rupe.

Kada bi se mogla videti neka crna rupa, sumnja bi bila otklonjena. Ali, da li je moguće videti objekat koji je po definiciji nevidljiv? Možda jeste... Astronomi su uvereni da se mogu detektovati znaci horizonta događaja, što je ključna odlika crne rupe. Ova granica okružuje crnu rupu i čak joj ni svetlost ne može umaći. Horizont događaja određuje tačku bez povratka: sve što pređe tu liniju neće moći da se vrati. To je granica vidljivog univerzuma - predvorje nepoznatih svetova gde zakoni fizike mogu značajno odstupati od onih s druge strane.

Masa Sunca puta četiri miliona

Naučnik sa univerziteta u Merilendu, Kristofer Rejnolds smatra da horizont događaja nije fizički objekat, i da je jedini način da se on opazi opažanje njegovog odsustva, koje bi trebalo da se prikaže kao senka koju okružuje prsten svetlosti.

Ova senka - tamni krug na svetloj pozadini - pojavljuje se kada radijacija supervrelog gasa pređe preko horizonta događaja. Senka deluje već od prečnika horizonta događaja jer crna rupa savija svetlost prema njemu, što je poznato kao gravitaciono sočivo. Prsten možda više deluje kao polumesec nego kao krug, u zavisnosti od obrtanja crne rupe, objašnjavaju naučnici sa univerziteta u Vašingtonu, koji su izveli neke od prvih kompjuterskih simulacija ovih događaja. Oni smatraju da nije potrebno da se vide bledi delovi kruga, već da je dovoljno videti bar neke njegove delove kako bi se utvrdio pun raspon senke.

Najbolja prilika za astronome da posmatraju prsten i senku crne rupe leži u središtu naše galaksije, u zvezdi Sagitarius A, što je izvor za koji se dugo verovalo da sadrži supermasivnu crnu rupu. Prečnik ovog prstena je manji nego što se može posmatrati teleskopima.

Postoji samo jedna naprava kojom se može dostići potrebna preciznost - Very Large Baseline Array (VLBA). U pitanju je sistem od 10 radio-teleskopa povezanih da stvore interferometar koji se proteže od Havaja do Devičanskih ostrva. Ovaj teleskop je precizniji od svih teleskopa na Zemlji i u svemiru.

Koristeći mrežu za posmatranje, naučnici iz Šangajske opservatorije došli su do najdetaljnijih slika središta naše galaksije do sada. Te slike su pokazale da Sagitarius A ima masu od 4 miliona Sunca, u regionu koji je jednak udaljenosti između Sunca i Zemlje. Ova ogromna koncentracija mase navodi na zaključak da Sagitarius A sadrži supermasivnu crnu rupu.

U potrazi za horizontom događaja

Neophodno je povećati rezoluciju da bi se uočio horizont događaja - ako uopšte postoji. Jedan od načina na koji je to moguće postići je da se u svemir pošalje teleskop povezan sa sistemom na Zemlji. To bi se moglo postići eventualnim misijama koje planiraju da preduzmu NASA i Japanski svemirski program.

Do tada, ima još mnogo posla na Zemlji. Glavni cilj je da se vrše posmatranja na kraćim talasnim dužinama, što bi poboljšalo rezoluciju i rešilo probleme vidljivosti horizonta događaja, koji je trenutno previše mutan da bi se video. Da bi se postigla bolja rezolucija na Zemlji, mogli bi se umrežiti mnogi od postojećih teleskopa, a to ne bi bila tako velika investicija. Procenjuje se da bi astronomi mogli da snime horizont događaja u središtu naše galaksije u narednih 10 godina.

Otkriće da horizont događaja zaista postoji bilo bi dovoljan dokaz postojanja crnih rupa. Njegovo pronalaženje bi pružilo astronomima mogućnost da izvedu brojne prepostavke o samoj prirodi crnih rupa. Postoje i predlozi prema kojima bi se ova potencijalna crna rupa u središtu naše galaksije mogla slikati infracrvenim zracima, ili x-zracima. Astronom sa Harvarda, Rameš Narajan predlaže indirektni pristup - poređenje potencijalne crne rupe sa nečim što nema horizont, kao što je neutronska zvezda. Kinetička energija materije koja se dodaje neutronskoj zvezdi može ponovo biti emitovana nazad u svemir.

Kada crna rupa usisava materiju, nema površine u koju bi udarila. Umesto toga, materija tone prema središtu objekta gde je gravitaciona sila beskrajno jaka. Ovo su naučnici potvrdili 2001. godine koristeći podatke dobijene iz opservatorije x-zraka „Čandra“.

Postoje i oni koji smatraju da horizont događaja ne postoji, već se crne rupe oslobađaju energije na neki drugi način, na primer putem astrofizičkih mlazeva. Narajan je sa svojin kolegama smislio manje dvosmislen test: posmatranje neutronskih zvezda i kandidata za crnu rupu kako se aktivno hrane obližnjim zvezdama. Gas dobijen od obližnje zvezde bi se akumulirao na površini neutronske zvezde i palio bi se jednom dnevno putem termonuklearnih eksplozija. Sa crnim rupama to ne bi bio slučaj zbog nedostatka površine na kojoj bi se gas akumulirao.

Jedna studija izvedena 2005. potvrdila je ovu ideju, otkrivši 135 eksplozija na neutronskim zvezdama koje su kandidati, a nijednu kod potencijalnih crnih rupa. Narajan smatra da su ovi dokazi dovoljni da se zaključi da potencijalne crne rupe nemaju površinu.

Dok se astronomi budu približavali horizontima događaja na radio-talasima, drugi istraživači skupljaju tragove preko x-zraka. Tako bi se moglo desiti da se horizont događaja, koji opseda naučnike decenijama, preseli iz mita na javu.

Crne rupe su prošle dug put od teoretskih mogućnosti, pre dva stoleća, do entiteta čije je postojanje sve teže poricati. Kada istraživači budu došli do tog konačnog dokaza - horizonta događaja - postojanje crnih rupa će postati izvesnost.

Iz „Scientific American“