Co se stane, když spadnete do černé díry?

Foto: Aman Pal/unsplash

Na slovním spojení „černá díra“ je něco mrazivého. Naznačuje nicotu, vyvolává pocity nebezpečí a naráží na něco, co by nás mohlo vtáhnout dovnitř a uvěznit. Podle BBC to je místo, kde čas nic neznamená, s ohromujícími vlastnostmi, které se snažíme pochopit.

Co je to černá díra? Jak může být něco, co je v podstatě „neviditelné nic“, tak důležité a tak mocné? Je to všechno o gravitaci a přitažlivosti černých děr, která je činí tak zajímavými.

Jak jsou tvořeny?

Černé díry vznikají z malých, hustých zbytků jader mrtvých hvězd. Pokud je hmotnost jádra větší než přibližně trojnásobek hmotnosti Slunce, gravitační síla převáží všechny ostatní síly, zbytek se zhroutí a vznikne černá díra.

Černé díry jsou objekty s extrémní hustotou a množství hmoty, které mají, znamená, že mají tak velkou gravitační sílu, že v nich uvízne i světlo. Astronomové se domnívají, že většina spirálních a eliptických galaxií má ve svých středech černé díry.

Existují tři typy černých děr

Černé díry s hvězdnou hmotností jsou nejmenší. Jejich hmotnost se pohybuje mezi 1 a 100násobkem hmotnosti Slunce. Vznikají po zhroucení středu velké hvězdy, což způsobí supernovu (výbuch hvězdy). Největší, tzv. supermasivní černé díry, mohou mít hmotnost milionkrát, ne-li miliardkrát větší než hmotnost Slunce. Předpokládá se, že tento typ černých děr dosahuje své obrovské velikosti splynutím s jinými černými dírami a také pohlcením hvězd. Středně hmotné černé díry jsou třetí kategorií, která – jak název napovídá – spadá někam mezi předchozí dvě. Stále jsou trochu záhadou, protože jich bylo objeveno jen několik

Proč jsou důležité?

Nejenže černé díry vysvětlují zdánlivě chaotický pohyb některých hvězd a pomáhají pochopit naši galaxii, ale představují pro vědce novou oblast fyziky. Einsteinova obecná teorie relativity6 říká, že hmota deformuje čas a prostor a vytváří to, čemu říkáme gravitace.

Když se podíváme do středu černé díry – do „singularity“ – je to složitější. Síly, které tam působí, jsou tak obrovské, že se věda nemůže shodnout na tom, co se stane dál. Einsteinova obecná teorie relativity říká, že když je hmota vtažena do černé díry, její informace se zničí – ale kvantová mechanika říká, že k tomu nemůže dojít. Černé díry jsou proto neuvěřitelným teoretickým hřištěm pro astrofyziky a matematiky, kteří se snaží obě teorie sladit.

Černé díry nabízejí odborníkům testovací pole pro základní teorie, které vysvětlují fungování vesmíru.

Můžeme je vidět?

Černé díry mají tak obrovskou gravitační sílu, že jim neunikne ani světlo, takže je nelze přímo vidět. V důsledku toho se místo běžných teleskopů používají obrovské radioteleskopy a detektory gravitačních vln.

Černé díry lze lokalizovat podle jejich vlivu na okolí. Nasávají plyn, prach a hvězdy, které se přehřívají a vyzařují záření, které pak můžeme „vidět“ jako tepelný obraz. V dubnu 2019 byl poprvé pořízen snímek černé díry a jejího stínu v galaxii Messier 87, která je součástí kupy galaxií v Panně, a to pomocí dalekohledu Event Horizon Telescope, což je soustava osmi pozemních radioteleskopů speciálně navržených k pořizování snímků černých děr.

Co by se stalo, kdybyste do černé díry spadli?

Popravdě řečeno, prognóza není moc optimistická, ať už si vyberete jakýkoli druh černé díry. Pokud byste hrdinně skočili do černé díry s hvězdnou hmotností, vaše tělo by bylo vystaveno procesu zvanému „špagetování“ (ne, opravdu je to tak). Gravitační síla černé díry by vás stlačila odshora až k patě a zároveň by vás roztáhla… tedy špagetovala.

Supermasivní černá díra má o něco méně strašlivý účinek, takže si představme, že se rozhodnete pro jednu z nich, abyste udělali obrovský skok pro lidstvo a vědecký výzkum.

Sagittarius A* (vyslovuje se „hvězda Střelce A“ a zkráceně se označuje jako Sgr A*) je supermasivní černá díra v srdci Mléčné dráhy, jejíž průměr se odhaduje na 44 milionů km a která obsahuje přibližně 4,31 milionu hmotností Slunce. Vaše cesta do samotného Střelce A* začne poté, co překročíte horizont událostí, tedy bod, odkud není návratu. Zevnitř byste viděli ven, ale nikdo by vás nemohl vidět, protože by na vás dopadalo veškeré světlo. Dobrou zprávou je, že ačkoli je gravitační přitažlivost mnohem silnější než u menších černých děr, roztahující slapová síla je menší, což znamená, že se neproměníte ve špagety. Ale špatná zpráva je, že byste se nemohli dostat ven.

..nebo byste mohli? No, vaše naděje spočívá v teorii „bílých děr“. Zjednodušeně řečeno, pokud černá díra nasává věci dovnitř, pak je bílá díra zase vyplivuje ven – ať už je to kdekoli – a obě jsou spojeny mezidimenzionálním tunelem, známým jako červí díra. Nebo se také předpokládá, že pokud budete čekat dostatečně dlouho, černá díra se stejně změní v bílou.

Předpokládá se, že tento proces bude trvat miliardy let, ale není důvod se znepokojovat. Proč? Inu, díky intenzivním gravitačním silám uvnitř by se pro vás zrychlil čas – takže by bylo po všem během několika milisekund. Samozřejmě, v současné době se jedná pouze o teorii.

Závěrem

Vzhledem k tomu, že jen v naší galaxii se nachází 100 milionů černých děr s hvězdnou hmotností, a že naše vlastní galaxie, Mléčná dráha, má ve svém středu supermasivní černou díru tak obrovskou, že by se vešla na oběžnou dráhu Merkuru – je možná načase, abychom se o těchto záhadných jevech začali dozvídat více. Přinejmenším pro případ, že bychom se někdy ocitli v situaci, kdy do jedné z nich spadneme.