10 lucruri impresionante despre găurile negre. Cât trăiesc, de fapt, acestea?

În ultimul secol, oamenii de ştiinţă au reuşit să străbată un drum lung în ceea ce priveşte studiere găurilor negre, începând cu teoriile lui Albert Einstein care oferă cadrul teoretic în care aceste obiecte pot fi studiate şi înţelese şi ajungând la realizarea primei imagini reale a unei găuri negre cu ajutorul reţelei de telescoape Event Horizon din 2019. 

Detalii despre aceste obiecte supermasive, care reuşesc doar prin atracţia gravitaţională a propiei sale mase să „captureze” fotonii, cele mai mici şi rapide particule din Univers, sunt familiare publicului larg datorită muncii depuse de către cercetători, jurnalişti şi, evident, a producţiilor cinematografice ştiinţifico-fantastice. Science Alert a realizat o listă cu zece lucruri impresionante despre găurile negre, unele dintre acestea fiind cunoscute publicului, în timp ce altele ar putea să surpindă.

• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee
• De ce ne curge nasul de la mâncarea picantă?

1. „Aspiratoare cosmice”

O concepţie extrem de comună despre găurile negre este aceea că acestea atrag spre ele tot ce se află în jurul lor. Dar, după cum explică cercetătorii, dacă comparăm o gaură neagră cu alte obiecte cosmice care au o masă similară, atunci putem vedea că acestea au comportamente similare, diferenţa fiind făcută de câmpul gravitaţional mai puternic.

Concepţia că aceste obiecte „aspiră” totul în jurul lor pleacă de la o serie de cazuri particulare, în care găurile negre se află într-un sistem binar cu o stea şi o parte din materialul celei de a doua, purtat în spaţiu de către vânturile solare, este absorbit de prima.

2. Cine le-a descoperit?

Aceasta este o întrebare care are u răspuns complicat şi care implică trei oameni de ştiinţă. Astfel, în mod obişnuit am spune că Albert Einstein şi Teoria sa a Relativităţii Generale sunt responsabili de descoperirerea găurilor negre în 1915. Totuşi, fizicianul Karl Schwarzschild a fost cel care a folosit ecuaţiile lui Einstein pentru a descrie formarea unei găuri negre.

În ciuda contribuţiilor făcute de către cei doi cercetători din secolul XX, ideea unui obiect cu o gravitaţie atât de masivă încât nici lumina nu îi poate scăpa a fost propusă prima dată de către John Michell (1724-1793), în anul 1783. Acest cercetător a plecat de la teoriile lui Newton despre natura de particulă a luminii. De asemenea, el a propus şi o primă metodă de detectare a acestor obiecte, fiind de părere că astronomii ar trebui să caute stele care se comportă într-un fel asemănător unui sistem binar.

Trebuie precizat că numele pe care cercetătorii îl folosesc pentru aceste obiecte a fost propus în deceniul şase al secolului XX atunci când fizicianul Robert H. Dicke a comparat atracţia gravitaţională cu „gaura neagră din Calcutta”, o închisoare din care prizonierii nu plecau în viaţă.

3. Spaghetificarea

În ciuda numelui amuzant, „spaghetificarea” sau „efectul tăiţei” descrie condiţiile extrem de dure ale atracţiei gravitaţionale care cresc exponenţial cu cât un corp se apropie de un astfel de obiect.

Pentru a înţelege modul în care funcţionează acest fenomen ar trebui să plec de la o realitate cu care suntem familiari: atracţia gravitaţională a Pământului. Astfel, dată fiind diferenţa de masă dintre noi şi planetă, corpurile noastre vor fi orientate către nucleul acesteia dar fără a suferi daune din această cauză. În cazul unei găuri negre, atracţia gravitaţională a centrului acesteia „întinde” orice corp cu care intră în contact, efectul fiind acclerat cu cât scade distanţa.

4. Noi universuri

În mod obişnuit, găurile negre sunt asociate cu distrugerea, totuşi unele teorii sugerează că, în anumite condiţii, singularitatea din mijloc ar putea să dea naştere unui nou univers. 

Oamenii de ştiinţă sunt de părere că Universul nostru şi faptul că a apărut viaţa sunt produsul unei pleiade de forţe extrem de specifice şi dacă acestea nu ar fi îndeplinite noi nu am fi putut exista. Singularitatea din mijlocul unei găuri negre poate funcţiona după o serie de legi fizice care sunt diferite de cele care guvernează restul Universului, ceea ce înseamnă că din acest punct aprope infinit de mic ar putea să se nască un nou Univers.

5. Deformarea spaţiu-timpului

Una dintre clee mai cunoscute concepţii despre găurile negre spune că masa lor este atât de masivă încât deformează spaţiul din jurul acestora. După cum explică oamenii de ştiinţă asta e adevărat, în fapt, orice obiect deformează spaţiu şi timpul din jurul său, diferenţa fiind făcută de masa acestuia. Astfel, dat fiind faptul că găurile negre sunt unele dintre cele mai mari şi mai dense obiecte din Univers, „gaura” pe care acestea o fac este printre cele mai uşor de identificat.

6. Ce scapă dintr-o gaură neagră? Energia

Cercetătorii explică faptul că găurile negre sunt unele dintre cele mai mari surse de energie din întreg Universul şi asta din cauza materialului superîncălzit din discul de acreţie, care este accelerat până în punctul în care masa devine energie. 

Pentru Pământ, Soarele este sursa de energie, reacţiile de fuziune nucleară ale acestuia ransformând doar 0,7% din masă în energie, în comparaţie, oamenii de ştiinţă explică faptul că o gaură neagră converteşte aproximativ 10% din masa discului său de acreţie în energie.

7. Sagittarius A*

Oamenii de ştiinţă sunt de părere, pe baza observaţiilor, teoriilor şi a modelelor gravitaţionale că marea parte dintre galaxii au în mijlocul lor o gaură neagră supermasivă a cărei atracţie gravitaţională este îndeajuns de mare pentru a ţine la un loc câteva miliarde de stele şi planetele din jurul lor.

În cazul galaxiei noastre, Calea Lactee, astrofizicienii au ajuns la concluzia că în mijlocul acesteia se află o gaură neagră supermasivă care cântăreşte peste patru milioane de mase solare. Această gaură neagră se află la aproximativ 30.000 de ani-lumină şi, din fericire, este destul de calmă; totuşi, în urmă cu două miliarde de ani ar fi avut loc o explozie care a putut fi văzută şi de pe Pământ.

8. Paradoxul gemenilor

Acest experiment de gândire, născut din Teoria Relativităţii Restrânse, spune că dacă am lua o pereche de gemeni, dintre care unul ar călători în spaţiu şi celălalt ar rămâne pe Pământ, la întoarcere, geamănul rămas pe planetă ar fi mai bătrân. Această diferenţă devine tot mai mare odată cu creşterea vitezei de delasare a geamănului din spaţiu. Astfel, în cazul unei găuri negre, cu cât viteza este mai mare din cauza atracţiei gravitaţionale, cu atât timpul se va mişca mai încet.

9. Găurile negre se evaporează

În 1974, Stephen Hawking făcea un anunţ surpinzător: găurile negre se evaporă. Mai exact, fizicianul teoretiza că, în timp, o gaură neagră îşi dispersează masa în spaţiu până dispare, acest fenomen poartă numele de radiaţie Hawking.

10. Orice obiect poate deveni o gaură neagră

Cercetătorii explică faptul că singura diferenţă dintre Soare şi o gaură neagră este cea legată de densitatea acestora, de unde rezultă şi câmpurile gravitaţionale cu intensităţi diferite. Astfel, dacă Soarele ar putea fi redus la un diametru de şase kilometri, acesta ar deveni, în teorie, o gaură neagră. În această situaţie chiar şi noi am putea să devenim o gaură neagră, totul ţine de masă şi de densitatea acesteia.

În realitate, în afara ipotezelor şi teoriilor a fost identificată o singură situaţie care duce la formarea unei găuri negre: colapsul gravitaţional al unei stele care cântăreşte între 20 şi 30 de mase solare.

Citeşte şi: