Alai

A fekete lyukak a sci-fi fikció tárgyát képezik (sőt, számos sci-fi könyvben és filmben szerepeltek), így nem ritka, hogy az emberek azon tűnődnek, vajon léteznek-e fekete lyukak? Mint kiderült, a válasz igen, bár sokáig a legtöbb tudós meg volt győződve arról, hogy a fekete lyukak pusztán elméleti objektumok.

A fekete lyukak valóságosak? A fekete lyuk eszméje

A fekete lyuk fogalmát először egy John Michell nevű angol amatőr csillagász találta ki 1783-ban. Michell azon a newtoni feltételezésen dolgozott, hogy a fényrészecskéknek tömegük van. Így, Newton gravitációs egyenletét felhasználva, Michell felvetette, hogy ha létezne egy olyan objektum, amelynek sugara 500-szorosa a Nap sugarának, de a Nap átlagos sűrűségével rendelkezik, akkor a menekülési sebessége gyorsabb lenne a fénysebességnél. Néhány évvel később Simon Pierre Laplace francia matematikus és csillagász is hasonló következtetésre jutott a kérdésre: léteznek-e fekete lyukak?

Sajnos Michell és Laplace spekulációit a tudományos közösség nem vette komolyan, mert egyszerűen nem volt bizonyíték arra, hogy ilyen egzotikus objektumok léteznek a világegyetemben, vagy válasz a fekete lyukak léteznek? Ráadásul Thomas Young 1803-as kettős réskísérlete megerősítette a fény hullámtermészetét, és lehetetlennek tűnt, hogy a gravitációnak bármilyen hatása lehetne a tömeg nélküli hullámokra.

De 1905-ben Einstein a fotoelektromos effektus segítségével kimutatta, hogy a fény tömeg nélküli részecskékből, úgynevezett fotonokból áll. Sőt, az 1915-ben közzétett általános relativitáselmélete bebizonyította, hogy a gravitáció akkor is hatással lehet ezekre a részecskékre, ha nincs tömegük. A relativitáselmélet szerint a gravitációs erő abból ered, hogy a tömeges objektumok eltorzítják a környező téridőt (a négydimenziós kontinuumban egyesített három térbeli dimenzió és az idő). Mivel még az olyan tömeg nélküli részecskéknek is, mint a fotonok, engedelmeskedniük kell a téridő görbületének, a gravitáció valóban hatással lehet a fényre.

1916-ban Karl Schwarzschild megoldotta Einstein általános relativitáselméleti egyenleteit, hogy meghatározza egy olyan tárgy sugarát, amelynek menekülési sebessége meghaladja a fénysebességet. Maga Einstein azonban azt állította, hogy a fekete lyuk lehetősége nem több, mint matematikai érdekesség – az általános relativitáselmélet érdekes jóslata, de nem a valóság pontos leképezése. Csak a huszadik század közepén, a neutroncsillagok felfedezésekor kezdtek az asztrofizikusok komolyan foglalkozni azzal, hogy valóban létezhetnek-e olyan kompakt objektumok, mint a fekete lyukak.

Bizonyítékok a fekete lyukakra

Az elmúlt évtizedekben a tudósok sok megfigyelési bizonyítékot gyűjtöttek össze a “léteznek-e fekete lyukak?” kérdés megválaszolásához. Ahogy a neve is mutatja, magukat a fekete lyukakat nem láthatjuk, de megfigyelhetjük azt a hatást, amit egy fekete lyuk gyakorol a környezetére. Ahogy a fekete lyukak felfalják a körülöttük lévő anyagot, ez az anyag akkréciós korongot alkot, amely elsősorban az elektromágneses spektrum röntgensávjában sugároz.

Továbbiakban, amikor a fekete lyukak több csillagrendszerben fordulnak elő, tanúi lehetünk a látható kísérőcsillagokra gyakorolt gravitációs hatásuknak. Valójában az első valódi fekete lyukjelöltet, a Cygnus X-1-et, amelyet 1964-ben egy léggömbös repülés során fedeztek fel erős röntgensugárzása miatt, később egy szorosan körülötte keringő masszív csillagra gyakorolt gravitációs hatása miatt ismerték fel fekete lyukként. Hasonlóképpen, a Tejútrendszer közepén lévő szupermasszív fekete lyukat, a Sagittarius A*-ot a csillagászok az S0-2 (rövidítve S2) csillag 15 ½ éves pályáját figyelve igazolták.

Intereteltek? Merüljön mélyebbre: megtudhatja, hogyan tárják fel a csillagászok a fekete lyukak történetét, megtudhatja, hogyan alakíthatták a fekete lyukak az univerzumot, és bepillantást nyerhet egy új, világszerte használt műszerbe, amely egy napon hamarosan lehetővé teszi, hogy ténylegesen képet alkossunk egy fekete lyukról. Írja be az e-mail címét, hogy feliratkozzon a Sky and Telescope hírlevelére, és töltse le az INGYENES Fekete lyukak e-könyvet.