Černé díry jsou děsivé a některé z nejzajímavějších a nejzáhadnějších předmětů ve vesmíru. Co je ale černá díra? Černé díry jsou v podstatě objekty v prostoru, které jsou tak nesmírně masivní a husté, že nic nemůže uniknout jejich gravitačnímu tahu, včetně světla (což je důvod, proč se jim říká Černá díry). To vede k některým zajímavým scénářům týkajícím se fyziky v bezprostřední blízkosti černé díry.
Teorie obecné relativity předpokládá, že cokoli s hmotou zakřivuje strukturu časoprostoru, a toto zakřivení je to, co známe jako gravitace. Nejoblíbenějším (a vysoce popisným) příkladem, jak to funguje, je gumový list. Představte si, že máte velkou vrstvu pružné gumy, která je natažena přiměřeně. Tento list je dvourozměrným znázorněním struktury prostoru (který má tři rozměry, ale pro jednoduchost a snadnost znázornění použijeme dva). Pokud na list položíte malý mramor, vytvoří se v gumě malé odsazení. Představte si, že mramor je planeta, a pokud máte jeden z těch kuliček s pruhovaným pruhem, může to vypadat podobně jako Jupiter. Válcováním malého oblázku (který vytváří jeho vlastní, velmi malé odsazení) mramorem, si můžete všimnout oblázkových vousů směrem k odsazení mramoru. Mramor v podstatě přitahuje malý oblázek směrem k němu kvůli jeho gravitaci.
Teď, když položíte bowlingovou kouli na plachtu, která je mnohem masivnější, vytvoří mnohem větší prohlubeň, která by pravděpodobně uvízla oblázek, když se válí kolem. Bowlingová koule by v tomto příkladu představovala velmi dobře něco jako hvězda. Černá díra je celá hmota hvězdy, ale ve velmi malém prostoru stačí natáhnout gumovou fólii natolik, aby se nic nezroutilo odsazením černé díry v určité vzdálenosti - bez ohledu na to, jak rychle ji dosáhnete - může uniknout. Oblast kolem černé díry, ze které nic nemůže uniknout, se nazývá horizont událostí a jak velká je tato oblast, závisí na velikosti samotné černé díry.
Hvězdná černá díra se vytvoří, když se hvězda, která má jádro nad asi 3 solárními hmotami, blíží ke konci své životnosti a procesy tavení uvnitř hvězdy se již dostatečně netlačí proti vnitřnímu gravitačnímu tahu, což způsobí, že se hvězda exploduje . Jakmile je hmota uvnitř hvězdy stlačena pod určitý poloměr - pojmenovaný Schwarzschildův poloměr podle matematika, který ji formuloval - vytvoří se černá díra.
Supermasivní černé díry jsou ty, které se tvoří ve středu galaxií a mohou se pohybovat v miliardách slunečních hmot. Například supermasivní černá díra ve středu Mléčné dráhy má hmotnost asi 40 000 Slunců a hmota, která ji obklopuje - nazývá se „akreční disk“ - je neuvěřitelných 4 miliardy Sluncí. Jak se tvoří supermasivní černé díry? Zde je vynikající podrobný článek o superhmotných černých dírách, který se zabývá některými konkurenčními teoriemi o jejich formování.
Černé díry přicházejí v různých velikostech v závislosti na jejich hmotnosti. Například, pokud by se Slunce mělo stát černou dírou (nebude to, protože její jádro je příliš malé), poloměr černé díry by byl asi 3 km (1,86 mil). Kdyby byla Země za nějakých podivných okolností zhutněna do menšího prostoru, než je její poloměr Scwarzschild, černá díra by byla zhruba jako arašíd.
Ve středu černé díry leží to, co se nazývá singularita, kde je hmotnost černé díry stlačena na nulový objem a schopnost obecné relativity popsat, co se zde děje, se rozpadá.
Jak víme, že existují černé díry, pokud nevyzařují žádné světlo? Důkazy o hvězdných černých dírách pocházejí z pozorování jejich vzájemného působení v binárních systémech a supermasivní černé díry lze pozorovat pomocí rentgenových dalekohledů, jakož i prostřednictvím gravitace, kterou vyvíjejí na hvězdy v galaxii.
Chcete-li se dozvědět více o černých dírách, existuje na webu poměrně málo zdrojů. Pro začátek má Hubblesite vynikající encyklopedii, stejně jako Stardate.org. Můžete si také prohlédnout zbytek naší sekce o černých dírách v Průvodci vesmírem, nebo si poslechnout několik epizod Cast Astronomy Cast na toto téma, jako je Epizoda 18, nebo se otázky zobrazí na Black, Black Holes.
Zdroje: NASA: Blackholes, NASA: Stars, Hyperphysics
