CRNE RUPE

PRVI DEO

DRUGI DEO

TREĆI DEO

ČETVRTI DEO

PETI DEO

ŠESTI DEO

CRNE RUPE
peti deo

EKSPLOZIJA CRNE RUPE
Isparavanjem crna rupa se smanjuje. Time ona postaje sve toplija i na izmaku svoje mase i energije, temperatura se brzo povećava tako da crna rupa svoj kraj belezi praskom tj. eksplozijom. Hoking je izračunao da bi premordijalne crne rupe mase oko 1011 kg, koje su mogle biti stvorene Velikim Praskom, trebale izraciti svoju energiju i time eksplodirati negde u našoj sadašnjosti. Medjutim, tako nešto još nije detektovano. Jačina eksplozije zavisi od toga koliko različitih vrsta elementarnih čestica tamo ima. S obzirom da se danas veruje da postoji 6 različitih kvarkova, Hoking kaze da bi ta eksplozija bila jednaka eksploziji miliona H-bombi (vodonicnih bombi - bomba koja oslobadja energiju sjedinjavanjem vodonikovih jezgara, na visokim temperaturama, pretvarajući se u helijum)). S druge strane, tu je i R. Hagedorn-ova teorija iz CERN-a koja kaže da postoji neograničen broj elementarnih čestica. Kako se crna rupa smanjuje i postaje sve toplija, emitovaće sve veći i veći broj različitih vrsta čestica i izazvala bi eksploziju 100 000 puta veću od prethodno navedene. Naravno, kada bi se rešio problem o kvarkovima gotovo bi se rešio i problem posmatranja eksplozije crne rupe. Jos uvek niko nije otkrio samu eksploziju crne rupe.

Za velike crne rupe se pretpostavlja da ostavljaju pustoš po svemiru. Medjutim, njihov zivotni tok je jako dugačak tako da je malo verovatno da ce neka od njih uskoro eksplodirati, ako se uzme u obzir da su najranije nastale kad i Veliki Prasak. Zato treba istrazivati male tj. praiskonske crne rupe, jer one svoju energiju brzo troše. Da bi uopšte došli u priliku da vidimo eksploziju crne rupe potrebno je pronači način za registraciju ovih eksplozija na razdaljini od oko jedne svetlosne godine. Osim toga, detektori gama zračenja bi morali biti veliki, a njihovo pravljenje je skupo. U ovom slučaju ne bi bilo neophodno utvrditi da svi kvanti, koji su odaslani tokom eksplozije, dolaze iz istog pravca, već bi bilo dovoljno uočiti da svi stižu u veoma kratkom razmaku, jer je to prilična pouzdanost da potiču iz iste eksplozije.

U jeftinijem slučaju, Zemljina atmosfera je dobar detektor gama zračenja praiskonskih rupa. Kada se jedan visokoenergetski kvant gama zračenja sudari sa atomima naše atmosfere, on stvara parove elektrona i pozitrona, koji bi se kretali brže od svetlosti. Tako se izaziva elektronski pljusak. Krajnji ishod je jedan oblik svetlosti poznat kao Cerenkovljevo zračenje, koje bi bivalo odbijano od površine Zemlje u vidu bljeskova vidljive svetlosti (mada bi delom bili usporeni otporom vazduha). Eksplozivne emisije gama zračenja bi se mogle otkriti po bljeskovima svetlosti na noćnom nebu. Bljeskovi bi se uočavali istovremeno sa dva ili vise prilično odvojenih tačaka. Naučnici Nil Porter i Trevor Viks su istrazivali ove pojave i zabeležili par bljeskova, ali nijedan od njih se nije mogao u potpunosti pripisati praiskonskim crnim rupama.

OTKRIVANJE CRNIH RUPA
Crne rupe za sada postoje samo teorijski. One su najstabilniji objekti u svemiru. Ako postoje samo u središtima galaksija onda postoji samo jedna crna rupa u Mlečnom putu. Ako postoje i u središtima zbijenih jata onda ih u našoj galaksiji ima oko dve stotine. Ako se, medjutim, javljaju kao potencijalni pratioci u dvojnim sistemima onda ih, naravno, ima mnogo, mnogo više. A šta ako one postoje razbačane po svemiru, mi tek onda ne možemo znati njihov broj. Crnu rupu je teško zapaziti jer ne odaje svetlost, u stvari gotovo ništa. Ni do danas nijedna crna rupa nije zasigurno detektovana, jer se direktno teleskopom ne može videti. One se gotovo sigurno otkrivaju indirektnim putem, tj. njihovim gravitacionim uticajem na okolne objekte. Novorodjena crna rupa može da "luta" svemirom, usamljena i nevidljiva, ali mnoge rupe nisu same već su članovi dvojnog sistema čiji je jedan član vidljiv i tada se može detektovati njena lokacija. Ti dvojni sistemi otkrivaju se čudnim ponašanjem vidljivih tela. Pri analizi spektra zvezde zapaža se regularni pomak u spektralnim linijama ka plavoj (tada se zvezda približava Zemlji) i ka crvenoj (tada se zvezda odaljava od Zemlje) (Doplerov efekat). Izračunavanjem kolika ih gravitacija ometa može se zaključiti kakav im je nevidljivi pratilac (npr. crna rupa ili neko drugo telo).

Akrecioni disk

Oko sistema dvojnih zvezda se moze opisati osmica koja odredjuje domen gravitacionog dejstva svake zvezde. Materija koja se nadje unutar petlje pripada zvezdi koja se nalazi u centru te petlje. Ako se iz nekog razloga materija nadje van petlje, ondaje ona izgubljena za datu zvezdu. Posebno je interesantna tacka preseka ove dve petlje koju nazivamo unutrasnja Lagranzova tacka, a koja omogucava prenos mase s jedne na drugu zvezdu. Pretpostavimo da jedna od zvezda iz nekog razloga pocne da izbacuje materiju izvan svoje petlje. Deo te materije ce proci i kroz unutrasnju Lagranzovu tacku, a to znaci da ce biti privucen ka drugoj zvezdi. Ako je ova druga zvezda mala, pridosla materija s prve zvezde uci ce u orbitu oko druge zvezde, formirajuci disk ili prsten slicno Saturnu. Zbog razlicite brzine rotacije unutrasnjeg i spoljasnjeg sloja diska dolazi do velikog zagrevanja gasa usled trenja, kao i do ubrzanog pada velikih kolicina ove materije na povrsinu zvezde... Nas svakako interesuje sta se dogadja ako je jedna od dvojnih zvezda upravo crna rupa...Dodatnom analizom ponasanja akrecionog diska u cijem se centru verovatno nalazi crna rupa ustanovljeno je da ce, pored stalnog X zracenja, ovaj sistem svakog stotog dela sekunde izraciti u vidu bljeska dodatno intenzivno X zracenje. Magnetne sile usled spiralnog spustanja materije cupaju mlazove atoma. Dakle, moguce je imati direktne dokaze za postojanje crne rupe. Nazalost, teleskopi koji se nalaze na satelitu Uruhu nisu u stanju da detektuju tako brze promene u X zracenju.

Svetlosni zrak koji je dosta udaljen kretace se skoro pravolinijski jer je prostor-vreme skoro idealno ravan. Kako se bude priblizavao crnoj rupi zrak ce zakrivljivati svoju putanju. Na odredjenom rastojanju od crne rupe zrak bi bio zahvacen u cirkularnu orbitu koja se zove fotonski krug. Razumljivo je da svaka zvezda salje bar nekoliko zraka na tacno odredjenom rastojanju od rupe, koji zato kruze ovim cirkularnim orbitama. Ove orbite u fotonskoj sferi nisu stabilne. I najmanja perturbacija izbacice ovaj zrak ili natrag u vasionu ili dole u rupu.

Kvazari - "vasionski svetionici"
Kvazari, tacnije kvazi stelarni objekati (quasi stellar objects) ili kvazi stelarni radio izvori (quasi stellar radio sources), cije se zracenje moze detektovati sa Zemlje radio-teleskopima, otkriveni su '60-tih godina, tacnije 1963. od strane Metjuza (T.Matthews) i Sendidza (A.Sandage). Nalaze se gotovo na samom horizontu dostupne vasione. Lice na zvezde promenljivog sjaja, ali zrace i sto puta vise nego neke citave galaksije tako da bi im vise odgovarao naziv "objekti sa aktivnim jezgrima". Izracivanje energije tj. X zracenja kvazara zavisi od njegove mase. Naucnici smatraju da masu kvazara mora da nosi neko centralno telo, a da se energija dobija neprekidnim upadanjem nove materije u to centralno telo. Naucnik Ricard Lavlejs (Richard Lovelace) smatra da se u sredistu kvazara nalazi crna rupa koja bi bila najstabilnije centralno telo i najefikasniji pokretac svih procesa u kvazarima.

Pretpostavlja se da crne rupe zrace kroz kvazare, odnosno da je zracenje kvazara u stvari zracenje akrecionog diska crne rupe. Kvazari ispustaju uske snopove materije kroz parne jake radio izvore sirine od 3-5o , sto pokazuje da postoji uski kanal kroz koji se materija izbacuje. Radijacija se emituje u pravcu ose diska koji okruzuje crnu rupu "kanalom" koji stvaraju jake elektromagnetne sile. To elektromagnetno polje ubrzava cestice i izbacuje ih. Merenja su dokazala da se kvazari udaljavaju od Zemlje ogromnom brzinom i zato mora biti da su jako daleko, a posledica njihovog kretanja je sirenje svemira (zato su vodonicne linije u emisionom spektru u velikom procentu pomerene ka crvenoj tj. vecoj talasnoj duzini). Treba napomenuti da su posmatranjem otkriveni dvojni kvazari sa gotovo identicnim spektrima. Takvi kvazari ne bi mogli da postoje, a ta opticka varka je u stvari efekat gravitacionog sociva, gde je samo jedan lik realan, a drugi je formiran gravitacionim socivom.

Decembra 1970. je lansiran satelit Uhuru sa dva teleskopa za detektovanje samo X-zraka. U toku naredne dve godine detektovano je preko 300 izvora X-zraka. Jedan od tih izvora je iz sazvezdja Labud (koje se sada naziva Labud X-1 (Cygnus X-1)). Licio je na dvojnu zvezdu sa jednim nevidljivim clanom. Vidljivi clan toga sistema je plava zvezda devete magnitude[ii] (poznata kao HDE 226868), udaljena 8200 sg i oko 23 puta je veca od Sunca. Svakih 5,6 dana ona je pravila pun krug oko svog nevidljivog partnera, cija je masa bila 10 puta veca od Sunceve, sto je bilo previse za neutronsku zvezdu, pa su zakljucili da je to verovatno crna rupa. Osim toga, zvezda obicno ne emituje X zracenje. (To je energija 10 000 puta veca od one koju emituje Sunce). Kad se posmatra sazvezdje Labud, taj vidljivi clan tj. zvezda je izduzena i izvitoperena, jer njen pratilac ispoljava ogromnu gravitaciju i daje joj oblik jajeta. Ako se zaista potvrdi da se tu nalazi crna rupa bice to jedno od najvaznijih otkrica savremene nauke.

Naučnici, Stiven Hoking i Kip Torn, su se opkladili u postojanje crne rupe u oblasti Labuda. Hoking je rekao da na tom mestu ne postoji crna rupa (iako je bio ubedjen da postoji), jer bi time dobio utesnu nagradu za citav svoj zivotni trud, a to je cetvorogodisnja pretplata na casopis "Privatni detektiv", dok ako bi crna rupa tu zaista postojala, on bi Tornu platio godisnju pretplatu na casopis "Penthaus", jer mu tada ne bi bilo problem da isplati opkladu s obzirom da bi otkrivanjem crne rupe postigao gotovo zivotni cilj. Godine 1975. su bili 80% sigurni u postojanje crne rupe u podrucju Labuda, dok su 1987. bili 95% sigurni, da bi sledece godine Hoking poceo sa isplacivanjem svoje opklade. Osim toga, vrlo je moguce da su crne rupe jos LMCX-3, AO620-00, kao i LMCX-1 i SS433.

Pretpostavlja se da se i u Magelanovim oblacima nalaze crne rupe, mada su naucnici sigurni da ih ima mnogo vise u svemiru. Raspolaze se i sa izvesnim podacima da se crna rupa nalazi u centru nase galaksije (kao sto je i moguce za druge galaksije), sa masom koja iznosi oko stotine hiljada Suncevih, tvrdi Torn. Riz pretpostavlja da crne rupe iz centra galaksije nastaju otprilike u isto vreme kad i galaksija i to od gasa koji se sleze u centru. Gas predje tacku posle koje nema povratka, gde ne moze formirati zvezdu, ali se kontrahuje u jedan oblak koji postaje vrsta superzvezde (superstar) koja potom kolapsira u supermasivnu crnu rupu.

Centar Galaksije

Da bi se otkrili X-zraci potrebni su sateliti i detektori daleko iznad Zemljine atmosfere, jer ih ona ne propusta, ili ogromni teleskopi na vrhovima visokih planina. Najbolja svetska opservatorija se nalazi na vrhu Mauna Kea (14 000 stopa), vrhu ugasenog vulkana na Havajima. Andrea Gez (Andrea Ghez) sa Mauna Kee pokusava da vidi samo srce galaksije. Ono je zvezdoliko, ugaonog precnika od 5 stepeni u kome se nalazi tackasti izvor. Pretpostavlja se da je to supermasivna crna rupa ciji akrecioni disk zraci. Ono je udaljeno nekih 28 000 sg. Njen vidik zamucuju cestice kosmicke prasine koje ispunjavaju medjuzvezdani prostor, ali ona se kroz njih probija infracrvenim kamerama sa dzinovskog Keck-a, najveceg teleskopa na svetu. To otkriva cudesnu sliku. Gez kaze da je to jedinstveno mesto u galaksiji. Koncentracija zvezda je uzasno velika, turbulencija je visoka, sile magnetnog polja su jake. Ona je najvise zainteresovana za efekat koji crna rupa ostavlja na zvezdama, jer samu rupu, naravno, ne moze videti. 1995. su tacno uspostavljene pozicije zvezda i posmatra se njihovo pomeranje. Utvrdjeno je brzo kretanje zvezda i to 14.000 km/s. U svakodnevnim uslovima, to je brzina od 3.000 milja po casu, sto bi znacilo da je u blizini jak izvor gravitacije koji upravlja brzinom, odnosno kretanjem ovih zvezda. Ta jacina je jedino analogna crnoj rupi. Prema brzini kretanja zvezda Gez proracunava da je masa te crne rupe 2,6 miliona puta veca od Sunceve. U sazvezdju Device oko 50 miliona sg od Zemlje nalazi se dzin od galaksije, nazvana M87. Otkrio ju je francuski astronom Sarl Mesje 1781.,samo par godina pre nego sto je Micel pomislio na crne rupe. Zvezde u sredistu galaksije su gusto zbijene, toliko da skupa lice na jednu ogromnu zvezdu gledano kroz mali teleskop. 1977. astronomi su detaljnije pregledali ove zvezde i po kompaktnosti zakljucili da ih drzi gravitacija koja, zakljuceno prema jacini, verovatno dolazi od crne rupe. M87 je cudna i po tome sto se iz njenog centra pruza mlaz materije na hiljade sg u prostor. Na obicnom teleskopu to se vidi slabo i bledo, dok radio teleskop otkriva brilijantan tok energije koji izracuje galaksija.