Astrofizičari nobelovci
Što su crne rupe?
Crne rupe egzotične su svemirske pojave koje, kao što je Roger Penrose pokazao matematičkim dokazom u sklopu Opće teorije relativnosti, u našem Svemiru moraju postojati.
Izazov za opažanje crnih rupa bio je taj što se astronomija oslanja na proučavanje svjetlosti i zračenja diljem elektromagnetskog spektra. A crne rupe su – crne! To znači da ne zrače nikakvu svjetlost i da ih na standardan način ne možemo opaziti. No, ono na što se možemo osloniti je da su toliko masivne da, ukoliko u njihovoj blizini postoji neka tvar u obliku plina, prašine, planeta ili zvijezda, gravitacija crne rupe utjecat će na njihovo gibanje. Budući da tvar u svemiru možemo opaziti jer zrači sebi svojstvenu svjetlost, proučavajući neobičnosti u gibanjima zvijezda i plina možemo zaključiti o tome postoji li crna rupa u njihovoj blizini. Timovi predvođeni Reinhardom Genzelom i Andreom Ghez činili su upravo to: proučavali su zvijezde u samom središtu naše galaksije Mliječne staze i zaključili da se u samom središtu nalazi izuzetno masivna crna rupa! Kako bi bolje razmjeli što su crne rupe, njihovi glavni dijelovi opisani su u daljnjem teksu.
Na ilustraciji su prikazani glavni djelovi crne rupe. Izvor ilustracije: ESO, ESA/Hubble, M.Kornmesser / N.Bartmann
Singularitet je područje u samom središtu crne rupe koje ima beskonačnu i u koje upada tvar koja je izgubila borbu s gravitacijskim privlačenjem crne rupe.
Horizont događaja je specifična udaljenost (radijus) od singulariteta unutar koje tvar i energija ne mogu pobjeći od utjecaja gravitacije crne rupe. Ukoliko se približavate crnoj rupi, jednom kada dođete do horizonta došli ste do točke nakon koje nema povratka.
Disk prirasta je područje van horizonta događaja u kojem se nalaze vrući plin i prašina koji velikim brzinama rotiraju oko središnje crne rupe, pritom tvoreći disk. Taj disk zrači elektromagnetsko zračenje (svjetlost) koje možemo opaziti diljem elektromagnetskog spektra – od područja visokih energija u području (X-zrake), preko optičkog i infracrvenog područja, sve do radio valova. Mnoga istraživanja crnih rupa vrlo velikih masa (supermasivnih crnih rupa) oslanjaju se upravo na opažanje ovog zračenja kako bi znali gdje se nalazi središnja crna rupa unutar udaljenih galaksija. Dio tvari iz diska prirasta s vremenom upada u crnu rupu, dok je dio usmjeren van područja gravitacijskog djelovanja crne rupe putem mlazova čestica veoma velikih brzina (te brzine bliske su brzini svjetlosti!).
Sfera fotona je područje van horizonta događaja koje u opažanjima izgleda kao prsten oko središnjeg kružnog tamnog dijela – tzv. sjene crne rupe. Taj prsten su zapravo fotoni (čestice svjetlosti) koji su izračeni iz diska prirasta koji su se približili crnoj rupi. U sferi fotona, učinak gravitacije je toliko snažan da putanje fotona više nisu ravne linije već postaju zakrivljene u konačnici izgledajući kao prsten oko crne rupe.