Găurile negre sunt fenomene cosmice masive atât de mari încât nici măcar lumina nu le poate părăsi. Majoritatea oamenilor cred că tot ceea ce fac găurile negre este să stea și să mănânce bucăți de gaz sau praf.
Dar ar putea găurile negre să aibă de fapt vieți interioare mai interesante? Pot ele, de exemplu, să explodeze? Dacă explozia înseamnă „o eliberare bruscă, pe termen scurt, a unei cantități uriașe de energie”, atunci răspunsul este un da fără echivoc. Și cel mai interesant lucru este că pot exploda chiar în mai multe moduri interesante.
Există o modalitate prin care găurile negre pot exploda. Acest proces se explică prin faptul că găurile negre nu sunt complet negre, lucru descoperit de celebrul astrofizician Stephen Hawking în 1976.
„În fizica clasică, nimic nu poate ieși dintr-o gaură”, a declarat Sameer Mathur, fizician la Universitatea de Stat din Ohio, într-un e-mail pentru Live Science. „Dar Hawking a descoperit că, prin mecanica cuantică, gaura își ia încet energia la infinit prin emiterea de radiații cu energie scăzută, numită radiație Hawking”.
Până când o gaură neagră absoarbe material nou, își va pierde încet masa pe măsură ce emite radiații Hawking, dar este lentă. O gaură neagră tipică cu o masă de câteva ori mai mare decât cea a Soarelui emite aproximativ un foton, sau un pachet de lumină, în fiecare an. În acest ritm, o gaură neagră tipică durează 10^100 de ani pentru a se evapora complet.
Dar Hawking și-a dat seama că găurile negre mai mici se evaporă mult mai repede. Pe măsură ce o gaură neagră devine din ce în ce mai mică, emite din ce în ce mai multă radiație. În ultimele momente ale vieții sale, o gaură neagră emite atât de multă radiație și atât de repede, încât acționează ca o bombă, eliberând un flux de radiații și particule de înaltă energie.
Dacă găuri negre mici (de dimensiunea Pământului) s-ar fi format în universul extrem de timpuriu, ar fi durat câteva miliarde de ani să se evapore, ceea ce înseamnă că aceste găuri negre „primordiale”, dacă există, explodează în tot universul chiar acum. Până în prezent, astronomii nu au găsit nicio dovadă de explozie a găurilor negre primordiale, dar este posibil să fie în jur.
Găurile negre explodează într-un alt tip de explozie care nu se găsește nicăieri altundeva în univers datorită rotației lor. Găurile negre care se rotesc – numite și găurile negre Kerr după matematicianul neozeelandez Roy Kerr, care a înțeles primul cum funcționează – creează o ergosferă în jurul orizontului lor de evenimente. Ergosfera este o regiune alungită a spațiului în care nimic nu poate rămâne staționar. Orice cade pe o gaură neagră rotativă începe să se rotească în jurul ei pe măsură ce particula intră în ergosferă.
Spațiul-timp din jurul unei găuri negre rotative poate atrage și fotoni. Dacă există destui fotoni, aceștia pot sări unul pe altul sau orice particule rătăcite. Uneori, respingerea face ca fotonii să părăsească ergosferă. Dar, în alte cazuri, săritura face ca fotonii să cadă mai adânc în gaura neagră, de unde câștigă energie. Ele pot apoi să se disipeze din nou pe o orbită mai înaltă și apoi să cadă din nou.
Cu fiecare repetare a acestui proces și cu fiecare călătorie în jurul găurii negre, fotonul câștigă energie. Acest proces se numește „supraradiere”. Dacă fotonul se eliberează în sfârșit, va avea o cantitate enormă de energie în comparație cu momentul în care și-a început călătoria.
Dacă sunt implicați destui fotoni în acest proces, aceștia pot izbucni imediat cu o energie incredibilă, transformându-se într-o așa-numită „bombă cu găuri negre”. Chiar dacă gaura neagră în sine nu explodează, acest efect de supraradiere arată încă o dată cât de puternic pot afecta găurile negre mediul înconjurător.
Cel mai frecvent mod în care găurile negre provoacă explozii nu este prin autodistrugerea lor, ci prin forța forței lor gravitaționale irezistibile. Găurile negre supermasive se găsesc în centrul galaxiilor și, uneori, aglomerări mari de materie, cum ar fi stelele, trec prea aproape. Când se întâmplă acest lucru, steaua este sfâșiată de efectele mareelor, iar această ruptură are ca rezultat o eliberare explozivă de energie. Astronomii de pe Pământ pot observa această eliberare de energie ca o explozie scurtă, dar intensă de raze X și raze gamma.
Pe lângă distrugerea stelelor, aceste găuri negre supermasive adună adesea roiuri de materie care se învârtesc constant în jurul lor în discuri gigantice de acreție. Discurile de acreție ating temperaturi de cvadrilioane de grade, ceea ce le face cele mai strălucitoare obiecte din univers – un disc strălucitor poate eclipsa mai mult de un milion de galaxii în același timp.
La puterea lor maximă, discurile creează câmpuri electrice și magnetice care atrag o parte din materialul discului din jurul găurilor negre în jeturi lungi și subțiri care se întind pe zeci de mii de ani lumină. Deși aceste jeturi nu sunt din punct de vedere tehnic explozii, ele sunt totuși destul de intense.
Poți ajuta Ucraina să lupte împotriva invadatorilor ruși. Cel mai bun mod de a face acest lucru este să donați fonduri Forțelor Armate ale Ucrainei prin intermediul Salveaza viata sau prin pagina oficiala NBU.
Citeste si: