Дали научниците навистина пронашле црни дупки?

ИЗГЛЕДА како научна фантастика — црните дупки, кои некогаш биле сјајни ѕвезди, стануваат невидливи, згмечени од сопствената гравитациона сила, а од нивниот стисок не може да избега ништо, дури ни светлината. Многу астрономи веруваат дека црните дупки можеби се сосема вообичаени во вселената. Дали би сакале да дознаете нешто повеќе за нив? Приказната започнува во прекрасното северно соѕвездие наречено Сигнус, што значи „Лебед“.

Лебед Х-1 — црна дупка?

Уште во 1960-тите, астрономите се интересирале за едно одредено подрачје од соѕвездието Лебед. Орбиталните опсерватории лансирани над Земјината атмосфера откриле еден силен извор на Х-зраци кои доаѓаат од ова подрачје, наречено Лебед Х-1.

Веќе долго време на научниците им е познато дека колку е потопол некој објект толку повеќе енергија испушта со пократки електромагнетни бранови должини кои имаат поголема енергија. Ако усвитите парче железо во многу врела печка, во почетокот тоа ќе се вжари и ќе стане црвено, потоа жолто и на крајот, додека го усвитувате сѐ повеќе, ќе стане бело. На сличен начин, ѕвездите се како железни прачки. Релативно студените ѕвезди, околу 3.000 К, имаат црвеникава боја, додека температурата на површината на една жолта ѕвезда, како што е Сонцето, изнесува близу 6.000 К.a Сепак, ќе треба да се загрее ѕвезден гас на температура од милиони келвини за да се добие зрачењето на Х-зраците кои доаѓаат од Лебед Х-1. Ниедна ѕвезда нема толкава температура на својата површина.

На местоположбата на Лебед Х-1, астрономите откриле ѕвезда чија температура на површината се проценува на 30.000 К — навистина многу жешко, но ниту приближно толку жешко за да биде причина за Х-зраците. Се проценува дека оваа ѕвезда, внесена во каталог како HDE 226868, е околу 30 пати помасивна од Сонцето и се наоѓа на 6.000 светлосни години оддалеченост од Земјата. Овој суперџин си има придружник. На секои 5,6 дена, обата се вртат еден околу друг во еден орбитален валцер. Научниците пресметуваат дека придружникот се наоѓа само на пет милиони милји од HDE 226868. Според некои извори, тој е околу десет пати помасивен од Сонцето. Но, има нешто многу чудно во врска со него — тој е невидлив. Ниедна обична ѕвезда со толкава големина не би требало да биде невидлива на толкава оддалеченост од Земјата. Научниците велат дека еден толку масивен објект кој изгледа дека испушта Х-зраци, но не и видлива светлина, е добар кандидат за да биде црна дупка.

Патување до една црна дупка

Замислете си дека можете да отпатувате до Лебед Х-1. Под претпоставка дека тоа навистина е црна дупка, она што ќе го видите би можело да изгледа како илустрацијата на 27 страница. Големата ѕвезда е HDE 226868. Додека оваа ѕвезда има дијаметар од милиони километри, црната дупка може да има дијаметар од околу 60 километри. Ситната црна точка во центарот на вртлогот од вжарен гас е хоризонт, односно површина на настаните на црната дупка. Меѓутоа, таа површина не е цврста, туку повеќе е како сенка. Тоа е работ на пределот во кој гравитацијата околу црната дупка е толку силна што не може да избега дури ни светлината. Многу научници мислат дека во хоризонтот, во центарот на црната дупка, има една точка со волумен нула и со бесконечна густина — позната како сингуларитет — во која исчезнала целата материја на црната дупка.

Црната дупка ги вовлекува надворешните слоеви од гасот на придружната ѕвезда. Гасот од ѕвездата формира вжарен диск додека се виори сѐ побрзо и побрзо и се стоплува од триењето околу црната дупка. Дискот од прегреани гасови создава Х-зраци веднаш до црната дупка, бидејќи поради силната гравитација тој се забрзува до фантастични брзини. Се разбира, штом гасот ќе навлезе во црната дупка, повеќе не може да избегаат Х-зраци — ниту, пак, што и да е друго.

Лебед Х-1 претставува спектакуларна глетка, но не се приближувајте премногу! Не се смртоносни само Х-зраците туку и нејзината гравитација. На Земјата, додека сте во стоечка положба, има една сосема мала разлика во силата на гравитација помеѓу Вашата глава и Вашите стопала. Оваа разлика создава едно сосема мало влечење кое не може да се почувствува. Меѓутоа, на Лебед Х-1 таа мала разлика се зголемува 150 милијарди пати, создавајќи сила која дословно би го растегнала Вашето тело, исто како некои невидливи раце да Ви ги влечат стопалата во еден правец, а главата во друг!

Лебед А — супермасивна црна дупка?

Има уште едно мистериозно подрачје во соѕвездието Лебед. Навидум се состои само од сосема слабата дамка на некоја далечна галаксија, но емитува некои од најсилните радио-бранови на небото. Наречено е Лебед А и, уште откако е откриено пред повеќе од 50 години, научниците збунето размислуваат за него.

Зачудувачки е кога ќе се замислат димензиите на Лебед А. Додека Лебед Х-1 се наоѓа токму во нашата галаксија, на оддалеченост од неколку илјади светлосни години, се смета дека Лебед А е оддалечена стотици милиони светлосни години. Иако Лебед Х-1 и неговиот видлив придружник се меѓусебно оддалечени само околу една светлосна минута, столбовите формирани од двата млаза радио-бранови во Лебед А се оддалечени стотици илјади светлосни години.b Очигледно дека нешто во центарот на Лебед А ги испушта овие силни млазеви енергија во спротивни правци веќе стотици илјади, па дури и милиони години, како некој вид пиштол со космички зраци. Деталните радио-мапи на центарот на Лебед А откриваат дека во споредба со млазевите, пиштолот со зраци е многу мал, со димензии помали од еден светлосен месец. Кога би треперел за сето тоа време, млазевите би се искривиле. Но, мистериозните млазеви се совршено прави, како пиштолот со зраци што ги исфрла да добива стабилност од некој огромен жироскоп.

За што би можело да станува збор? „Од десетиците идеи кои биле предложени до раните 1980-ти како објаснување на таа централна машина“, пишува професор Кип С. Торн, „само една упатува на врвен жироскоп кој е долготраен, со големина помала од еден светлосен месец и со способност да создаде силни млазеви. Таа единствена идеја беше една гигантска црна дупка која ротира“.

Сомнение за други црни дупки

Во 1994 штотуку поправениот вселенски телескоп Хабл одблизу ја погледна „блиската“ галаксија М87, за која се проценува дека е оддалечена 50 милиони светлосни години. Со своите современи оптички инструменти, Хабл откри вртлог од гас во центарот на М87, кој ротира околу некој објект со брзина од изненадувачки 2 милиона километри на час. Што би можело да предизвика гасот да се движи со толкава брзина? Пресметките покажаа дека објектот во вртлогот мора да има маса која е еднаква најмалку на две милијарди Сонца. Но, тој објект е збиен во еден „мал“ простор со големина на нашиот Сончев систем. Единственото нешто што научниците можат да си замислат дека би можело да се вклопи во овој опис е некоја супермасивна црна дупка.

Кандидати за црни дупки сега се откриени и во центарот на неколку блиски галаксии, вклучувајќи го и нашиот „прв сосед“ — М31 во Андромеда, оддалечена само околу два милиона светлосни години. Но, можеби има џиновска црна дупка која е поблиску до нас дури и од Андромеда! Неодамнешните набљудувања укажуваат дека една огромна црна дупка веројатно е сместена токму во центарот на нашата галаксија, Млечниот Пат. Нешто што зафаќа мало подрачје, со маса која се проценува на 2,4 милиони Сонца, предизвикува ѕвездите во близината на центарот на нашата галаксија да се вртат во орбита околу неа со огромна брзина. Физичарот Торн забележува: „Доказите, постепено собирани во текот на 1980-тите, укажуваат дека таквите дупки не ги населуваат само јадрата на повеќето квазари и радио-галаксии туку и јадрата на повеќето големи, нормални (не-радио) галаксии како што е Млечниот Пат и Андромеда“.

Дали научниците навистина откриле црни дупки? Можно е. Тие сигурно откриле некои сосема необични објекти во соѕвездието Лебед и на други места, кои засега најлесно можат да се објаснат како црни дупки. Но, новите податоци можат да ги доведат во прашање општо прифатените теории.

Пред повеќе од 3.500 години, Бог го прашал Јов: „Ги знаеш ли законите на небото?“ (Јов 38:33). И покрај импресивниот напредок во науката, тоа прашање сѐ уште важи и денес. На крајот на краиштата, токму тогаш кога човекот ќе помисли дека го разбира универзумот, ќе наиде на некое ново, неочекувано набљудување кое ќе ги сруши неговите внимателно создадени теории. Во меѓувреме можеме со восхит да гледаме во соѕвездијата и да се воодушевуваме на нивната убавина!

[Фусноти]

[Рамка на страници 26 и 27]

Од што се создава црна дупка?

СЕГАШНОТО разбирање на науката е дека ѕвездите светат поради постојаната борба помеѓу гравитацијата и нуклеарните сили. Без гравитацијата која го притиска гасот длабоко во ѕвездата, не би можела да се одвива нуклеарна фузија. Од друга страна, пак, без нуклеарната фузија која се спротивставува на привлекувањето на гравитацијата, со ѕвездите можат да се случат некои многу чудни работи.

Научниците сметаат дека тогаш кога ѕвездите со големина отприлика колку нашето Сонце ќе го истрошат своето нуклеарно гориво од водород и хелиум, гравитацијата почнува да ги притиска сѐ додека не станат усвитена жар со големина на Земјата, наречени бели џуџиња. Едно бело џуџе може да има маса колку Сонцето, но таа е стисната во милион пати помал простор.

Може да се смета дека обичната материја е главно празен простор, со речиси целата маса на секој атом сместена во едно сосема мало јадро опкружено со многу поголем облак од електрони. Но, во белото џуџе гравитацијата го набива електронскиот облак во сосема мал дел од неговиот претходен волумен, смалувајќи ја ѕвездата до големина на планета. Кај ѕвездите со големина колку нашето Сонце, во овој момент настанува рамнотежа помеѓу гравитацијата и силите што ги поседуваат електроните, со што се спречува секаква понатамошна компресија.

Но, што е со ѕвездите кои се потешки од Сонцето и кои се со поголема гравитација? Кај ѕвездите кои се 1,4 пати помасивни од Сонцето, гравитационата сила е толку голема што електронскиот облак е збиен до точка на непостоење. Тогаш протоните и електроните се комбинираат и градат неутрони. Неутроните одолеваат на понатамошно збивање, под услов гравитацијата да не е толку голема. Наместо бело џуџе со големина на планета, резултатот е неутронска ѕвезда со големина на мал астероид. Неутронските ѕвезди се состојат од најгустата материја што е позната во вселената.

Но, што ако гравитацијата понатаму се зголемува? Научниците веруваат дека кај ѕвездите кои имаат околу три пати поголема маса од Сонцето, гравитацијата е прејака за да ѝ одолеат неутроните. Ниеден облик материја што им е познат на физичарите не може да одолее на вкупната сила на таа гравитација. Изгледа дека топката неутрони која има димензии на астероид ќе се збие не само во помала топка туку во ништо, во една точка наречена сингуларитет, или во некој друг сѐ уште непознат теоретски ентитет. Ѕвездата навидум ќе исчезне, оставајќи ја зад себе само својата гравитација и една црна дупка онаму каде што се наоѓала. Црната дупка ќе создаде гравитациона сенка на местото од претходната ѕвезда. Тоа ќе биде една област во која гравитацијата е толку силна што ништо не може да ѝ избега — дури ниту светлината.

[Слики на страница 26]

Меѓу другото, соѕвездието Лебед ги содржи Северноамериканската маглина (1) и маглината Вел (2). Лебед Х-1 (3) се наоѓа некаде на средината од вратот на лебедот

Сигнус (Лебед)

[Извор на слики]

Tony and Daphne Hallas/Astro Photo

Tony and Daphne Hallas/Astro Photo

[Слики на страница 27]

Лебед Х-1 во теорија

Црните дупки се откриени според нивните дејства врз другите тела. Оваа илустрација покажува како една црна дупка ги вовлекува гасовите од една ѕвезда

Црна дупка зголемена од црвениот правоаголник

[Извор на слика на страница 24]

Einstein: U.S. National Archives photo