Alai

Černé díry se zdají být předmětem science fiction (a ve skutečnosti se objevily v mnoha sci-fi knihách a filmech), takže není neobvyklé, že se lidé ptají, zda jsou černé díry skutečné? Jak se ukazuje, odpověď zní ano, i když většina vědců byla dlouhou dobu přesvědčena, že černé díry jsou čistě teoretické objekty.

Jsou černé díry skutečné? Myšlenka černé díry

K pojmu černá díra poprvé přišel anglický amatérský astronom John Michell v roce 1783. Michell pracoval s newtonovským předpokladem, že světelné částice mají hmotnost. S využitím Newtonovy rovnice pro gravitaci tedy Michell navrhl, že pokud by existoval objekt o poloměru 500krát větším než Slunce, ale s průměrnou hustotou Slunce, pak by jeho úniková rychlost byla větší než rychlost světla. O několik let později dospěl francouzský matematik a astronom Simon Pierre Laplace k podobnému závěru v otázce: „Existují černé díry?“

Naneštěstí Michellovy a Laplaceovy spekulace nebyly ve vědecké komunitě brány vážně, protože jednoduše neexistovaly žádné důkazy, které by naznačovaly, že takové exotické objekty ve vesmíru existují, nebo odpověď: Existují černé díry? Navíc dvojštěrbinový experiment Thomase Younga z roku 1803 potvrdil vlnovou povahu světla a zdálo se nemožné, že by gravitace mohla mít jakýkoli vliv na vlny bez hmoty.

V roce 1905 však Einstein pomocí fotoelektrického jevu prokázal, že světlo se skládá z bezhmotných částic zvaných fotony. Jeho obecná teorie relativity, publikovaná v roce 1915, navíc prokázala, že gravitace může na tyto částice působit, i když nemají žádnou hmotnost. Podle teorie relativity je gravitační síla důsledkem toho, že hmotné objekty deformují okolní prostoročas (tři prostorové rozměry a čas spojené do čtyřrozměrného kontinua). Protože i částice bez hmotnosti, jako jsou fotony, by se měly řídit zakřivením prostoročasu, gravitace skutečně může ovlivňovat světlo.

V roce 1916 Karl Schwarzschild vyřešil Einsteinovy rovnice obecné relativity, aby určil poloměr objektu, jehož úniková rychlost by překročila rychlost světla. Sám Einstein však tvrdil, že možnost černé díry není nic víc než matematická kuriozita – zajímavá předpověď obecné teorie relativity, ale nikoliv přesné zobrazení reality. Teprve v polovině dvacátého století, kdy byly objeveny neutronové hvězdy, se astrofyzici začali vážně zabývat otázkou, zda tak kompaktní objekty, jako jsou černé díry, mohou skutečně existovat.

Důkazy pro černé díry

V posledních desetiletích vědci shromáždili mnoho pozorovacích důkazů pro zodpovězení otázky: „Existují černé díry?“. Jak název napovídá, samotné černé díry nevidíme, ale můžeme pozorovat vliv, který má černá díra na své okolí. Jak černé díry pohlcují hmotu ve svém okolí, vytváří tento materiál akreční disk, který vyzařuje především v rentgenovém pásmu elektromagnetického spektra.

Pokud se černé díry vyskytují ve vícenásobných hvězdných systémech, můžeme být navíc svědky jejich gravitačního působení na viditelné doprovodné hvězdy. Ve skutečnosti byl první skutečný kandidát na černou díru, Cygnus X-1, objevený během letu balónem v roce 1964 díky silné rentgenové emisi, později rozpoznán jako černá díra díky svému gravitačnímu vlivu na těsně obíhající masivní hvězdu. Podobně byla supermasivní černá díra ve středu Mléčné dráhy, Sagittarius A*, potvrzena astronomy, kteří sledovali dráhu hvězdy S0-2 (zkráceně S2) po dobu 15 a půl roku.

Zajímá vás to? Ponořte se hlouběji: dozvíte se, jak astronomové odhalují historii černých děr, zjistíte, jak mohly černé díry formovat vesmír, a nahlédnete do nového celosvětového přístroje, který nám jednoho dne umožní černou díru skutečně zobrazit. Zadejte svůj e-mail, abyste se připojili k newsletteru časopisu Sky and Telescope a stáhněte si ZDARMA elektronickou knihu o černých dírách.