ZAGREB - Znanstvena potvrda gravitacijskih valova, koje su otkrili znanstvenici iz opservatorija LIGO u SAD-u, otvara novo poglavlje istraživanja svemira. Čovječanstvo napokon posjeduje instrumente kojima može otkriti masivne objekte u dalekom svemiru, koji ne ispuštaju dovoljno svjetlosti ni radijacije kako bi ih mogli otkriti optičkim ili radio-teleskopima.
PRIJELOMNO OTKRIĆE, EINSTEIN JE BIO U PRAVU! Detektirali gravitacijske valove: 'Sad se mijenja sve u načinu na koji istražujemo svemir!'
Iako se svi nadaju da će gravitacijski valovi otkriti potpuno nove, dosad nepoznate događaje i objekte, ono što ćemo u bližoj budućnosti sigurno moći bolje proučiti su crne rupe.
Sudar dvije crne rupe, izvor gravitacijskih valova (Foto: NASA)
Crne rupe već dugo vremena fasciniraju fizičare, laike, ljubitelje znanosti, pisce znanstvene fantastike pa čak i hollywoodske producente. Masivna crna rupa jedna je od glavnih pokretača radnje u filmskom hitu ‘Interstellar’, koji je taj koncept približio široj publici.
Fizičari su shvatili da crne rupe postoje davno prije nego što smo uopće bili u stanju pronaći jednu od njih. Još krajem 18. stoljeća fizičari su raspravljali o tijelima kod kojih je brzina oslobađanja veća od brzine svjetlosti.
Kako smo otkrili crne rupe
Karl Schwarzschild izračunao je veličinu obzora događanja za mase koje ne rotiraju 1916. godine, u kojem je došao do veličine obzora događanja crne rupe ovisno o njezinoj masi. Ta udaljenost u fizici je danas poznata kao Schwarzschildov radijus.
Crne rupe prvi je put imenovala novinarka Ann Ewing 1964. godine. Do tada su ih znanstvenici nazivali samo ‘singularnostima’.
Prva crna rupa, Cygnus X-1 otkrivena je 1971. godine, a radilo se o crnoj rupi koja orbitira oko masivne zvijezde tipa ‘O’, oko 20 do 40 puta veće od našeg Sunca. Cygnus X-1 otkrivena je putem rendgenskog zračenja, koje je nastalo uslijed ‘gutanja’ atmosfere susjedne zvijezde. Usisavanje materijala stvara takozvani ‘akrecijski disk’ - prsten oko crne rupe u kojom se čestice sudaraju i taru tolikom silinom da proizvode rendgenske zrake.
U međuvremenu, znanstvenici vjeruju kako su otkrili brojne crne rupe, od kojih je Cygnus X-1 druga najbliža, udaljena oko 6100 svjetlosnih godina. Najbliža Zemlji je A0620-00, manja crna rupa mase oko 11 puta veće od Sunca, oko koje kruži majušna zvijezda tipa ‘K’ - oko pola veličine Sunca. A0620-00 nalazi se ‘samo’ 2800 svjetlosnih godina daleko.
Crne rupe su objekti toliko koncentrirane mase da privlače čak i svjetlost. Unutar obzora događanja - crte nakon koje ‘nema povratka’ iz crne rupe - trebalo bi se kretati brže od brzine svjetlosti kako bi mogli napustiti utjecaj njezine gravitacije. Ipak, one nisu potpuno crne. Slavni fizičar Stephen Hawking, koji je gotovo cijelu karijeru posvetio crnim rupama, matematički je dokazao 1974. godine da ispuštaju malu količinu čestica, svojstvo koje je po njemu dobilo ime ‘Hawkingova radijacija’.
Hawkingova radijacija to je veća što je masa crne rupe manja, i obratno - to manja što je masa crne rupe veća. Hawking je pokazao da minijaturne crne rupe, mase manje od Mjeseca, vrlo brzo ‘isparavaju’ zbog tog zračenja, dok sve veće crne rupe dobivaju više energije od pozadinskog zračenja univerzuma nego što ispuštaju Hawkingovom radijacijom.
ZNANSTVENICI STVARAJU STOTINE CRNIH RUPA SVAKI DAN U ŠVICARSKOJ? 'Tragamo za postojanjem paralelnih univerzuma'
Zahvaljujući Hawkingovoj radijaciji znamo da mikroskopske crne rupe, kakve bi mogle nastati u Velikom hadronskom sudaraču u Švicarskoj, ne bi trajale dulje od djelića sekunde, te ne bi mogle predstavljati nikakvu opasnost po Zemlju.
Zemlja protiv crnih rupa
No, postoje i brojne crne rupe koje bi Zemlju razorile na jedan od nekoliko stravičnih načina.
Kako se tijelo približava crnoj rupi, najveću opasnost po njega predstavljaju plimne sile. Kako gravitacija gubi snagu s kvadratom udaljenosti, snaga privlačenja crne rupe može značajno varirati čak i između, primjerice, stopala i glave osobe koja pada prema njoj.
Zbog takvog neravnomjernog privlačenja, predmeti postaju izduženi i stanjeni u sredini, termin koji se stručno, bez šale, naziva ‘špagetifikacija’.
Kako bi se približavali centru mase crne rupe - relativističkoj singularnosti - tako bi nas plimne sile razvukle kao špagete, dok bi Zemlju rastrgale još i ranije, zbog veće razlike između bliže i dalje strane Zemlje okrenute crnoj rupi.
Zanimljivo je da veća crna rupa ne znači nužno i goru sudbinu. Supermasivne crne rupe imaju obzor događanja koji bi mogao obuhvatiti cijeli Sunčev sustav, no plimne sile na rubu obzora događanja ne bi bile toliko jake da nas mogu razvući i rastrgati.
Kada bismo prošli točku bez povratka crne rupe tolike mase, dogodio bi se poveći broj zanimljivih stvari. Prvo, našli bi se živi i zdravi unutar crne rupe. Ne bi primijetili nikakvu iznenadnu promjenu. Vidjeli bi druge stvari koje se nalaze u crnoj rupi, čak bi mogli i komunicirati s drugim ljudima ili susjednim planetima. Imali bi jedinstven pogled na područje koje nikad nitko izvan crne rupe neće moći vidjeti. Nažalost, ono što vidimo ne bismo mogli podijeliti ni sa kime izvana.
S druge strane, kada bi netko izvan crne rupe promatrao naš ulazak u obzor događanja, činilo bi mu se da se naše vrijeme drastično usporava, do točke gdje gotovo u potpunosti staje. Kako nikakva svjetlost ne može napustiti obzor događanja, ne bi nas nikada vidjeli kako ulazimo, samo bi nas vidjeli kako se približavamo sve više i više, a potom bi svjetlost koju odašiljemo počela slabiti do točke gdje nas se više ne bi vidjelo
No, kada bi nam se približila manja crna rupa, veličine od 5-10 Sunčevih masa, njena gravitacija bi ‘razbucala’ orbite planeta u Sunčevom sustavu već dok bi nam se približavala. Plimne sile bile bi razorne već vrlo blizu obzora događanja i sigurno ne bi preživjeli ulazak u crnu rupu.
Nemamo kako pobjeći
Šanse da se tako nešto dogodi su male ali nezanemarive. Crne je rupe iznimno teško otkriti uz pomoć elektromagnetskog zračenja - vidimo ih samo kada ‘gutaju’ velike količine materije ili kada prolaze ispred neke poznate zvijezde ili galaksije, pa njihova gravitacija iskrivljava sliku. Potpuno je moguće da je neka crna rupa na putu sudara sa Sunčevim sustavom, a da mi to uopće ne znamo. No, koliko kod da je velika, ne bi nas mogla potpuno iznenaditi - vjerojatno bi otkrili njen gravitacijski utjecaj na Oortov oblak i druge udaljene objekte Sunčevog sustava i shvatili bi što nam se približava.
NAPUSTILI SMO SUNČEV SUSTAV Nakon 36 godina putovanja, sonda Voyager poslala signale iz međuzvjezdanog svemira
Nažalost, ne bi mogli učiniti baš ništa da se spasimo. Čovječanstvo je još uvijek desetljećima ili čak stoljećima daleko od slanja ljudi na međuzvjezdana putovanja, ali barem bismo se mogli pomiriti sa sudbinom, ili poslati u svemir neku ‘poruku u boci’ poput zlatnih ploča na sondama Voyager, kao uspomenu na ljudski rod.
Sonda Voyager 1, koja je napustila Sunčev sustav, sa sobom nosi dio ljudske povijesti i kulture (Foto: NASA)
Kataklizmički scenariji na stranu, o crnim rupama ćemo uskoro otkriti više nego što smo se ikada nadali, zahvaljujući gravitacijskim valovima. Europska svemirska agencija (ESA) trenutno radi na razvoju sustava od tri svemirske sonde, koje bi detektirale gravitacijske valove nebrojeno većom preciznošću od opservatorija LIGO. Jednom, kada i ako taj sustav proradi, saznat ćemo nebrojene nove detalje o ovim najbizarnijim objektima u univerzumu, a možda saznamo i putuje li neka prema nama dovoljno rano da najbijstriji umovi čovječanstva stignu smisliti kako joj pobjeći.