OTKRIVANJE CRNIH RUPA

Crne rupe za sada postoje samo teorijski. One su najstabilniji objekti u svemiru. Ako postoje samo u sredistima galaksija onda postoji samo jedna crna rupa u Mlecnom putu. Ako postoje i u sredistima zbijenih jata onda ih u nasoj galaksiji ima oko dve stotine. Ako se, medjutim, javljaju kao potencijalni pratioci u dvojnim sistemima onda ih, naravno, ima mnogo, mnogo vise. A sta ako one postoje razbacane po svemiru, mi tek onda ne mozemo znati njihov broj.

Crnu rupu je tesko zapaziti jer ne odaje svetlost, u stvari gotovo nista. Ni do danas nijedna crna rupa nije zasigurno detektovana, jer se direktno teleskopom ne moze videti. One se gotovo sigurno otkrivaju indirektnim putem, tj. njihovim gravitacionim uticajem na okolne objekte. Novorodjena crna rupa moze da "luta" svemirom, usamljena i nevidljiva, ali mnoge rupe nisu same vec su clanovi dvojnog sistema ciji je jedan clan vidljiv i tada se moze detektovati njena lokacija. Ti dvojni sistemi otkrivaju se cudnim ponasanjem vidljivih tela. Pri analizi spektra zvezde zapaza se regularni pomak u spektralnim linijama ka plavoj (tada se zvezda priblizava Zemlji) i ka crvenoj (tada se zvezda odaljava od Zemlje) (Doplerov efekat). Izracunavanjem kolika ih gravitacija ometa moze se zakljuciti kakav im je nevidljivi pratilac (npr. crna rupa ili neko drugo telo).

Akrecioni disk

Znaci, crna rupa svojom gravitacijom utice na okolne objekte, zarobljava gas i drugu materiju sa svog vidljivog pratioca. Time oko sebe formira dodatni disk tj. akrecioni disk (akrecija = sakupljanje). Otkrivanjem takvog efekta, otkriva se skriveni pratilac. Ta materija se sliva kao kroz levak ka crnoj rupi i dok ne dosegne  horizont dogadjaja odaje neko zracenje. Gravitaciono polje u blizini horizonta je jako veliko i materijal koji upada u crnu rupu ima veliku brzinu (blizu brzini svetlost) i ubrzanje, cestice koje se slivaju medjusobno se sudaraju i to zestokim sudarima kao u nuklearnom akceleratoru, pa zato akrecioni disk odaje elektromagnetno zracenje visokih energija, najverovatnije X (rendgensko) zracenje.

Oko sistema dvojnih zvezda se moze opisati osmica koja odredjuje domen gravitacionog dejstva svake zvezde. "...Materija koja se nadje unutar petlje pripada zvezdi koja se nalazi u centru te petlje. Ako se iz nekog razloga materija nadje van petlje, onda je ona izgubljena za datu zvezdu. Posebno je interesantna tacka preseka ove dve petlje koju nazivamo unutrasnja Lagranzova tacka, a koja omogucava prenos mase s jedne na drugu zvezdu. Pretpostavimo da jedna od zvezda iz nekog razloga pocne da izbacuje materiju izvan svoje petlje. Deo te materije ce proci i kroz unutrasnju Lagranzovu tacku, a to znaci da ce biti privucen ka drugoj zvezdi. Ako je ova druga zvezda mala, pridosla materija s prve zvezde uci ce u orbitu oko druge zvezde, formirajuci disk ili prsten slicno Saturnu. Zbog razlicite brzine rotacije unutrasnjeg i spoljasnjeg sloja diska dolazi do velikog zagrevanja gasa usled trenja, kao i do ubrzanog pada velikih kolicina ove materije na povrsinu zvezde... Nas svakako interesuje sta se dogadja ako je jedna od dvojnih zvezda upravo crna rupa...Dodatnom analizom ponasanja akrecionog diska u cijem se centru verovatno nalazi crna rupa ustanovljeno je da ce, pored stalnog X zracenja, ovaj sistem svakog stotog dela sekunde izraciti u vidu bljeska dodatno intenzivno X zracenje. Magnetne sile usled spiralnog spustanja materije cupaju mlazove atoma. Dakle, moguce je imati direktne dokaze za postojanje crne rupe. Nazalost, teleskopi koji se nalaze na satelitu Uruhu nisu u stanju da detektuju tako brze promene u X zracenju ." ^[i]

Svetlosni zrak koji je dosta udaljen kretace se skoro pravolinijski jer je prostor-vreme skoro idealno ravan. Kako se bude priblizavao crnoj rupi zrak ce zakrivljivati svoju putanju. Na odredjenom rastojanju od crne rupe zrak bi bio zahvacen u cirkularnu orbitu koja se zove fotonski krug. Razumljivo je da svaka zvezda salje bar nekoliko zraka na tacno odredjenom rastojanju od rupe, koji zato kruze ovim cirkularnim orbitama. Ove orbite u fotonskoj sferi nisu stabilne. I najmanja perturbacija izbacice ovaj zrak ili natrag u vasionu ili dole u rupu.

Slika 2.  akrecioni disk

        
Kvazari - ?vasionski svetionici?

Kvazari, tacnije kvazi stelarni objekati (quasi stellar objects) ili kvazi stelarni radio izvori (quasi stellar radio sources), cije se zracenje moze detektovati sa Zemlje radio-teleskopima, otkriveni su '60-tih godina, tacnije 1963. od strane Metjuza (T.Matthews) i Sendidza (A.Sandage). Nalaze se gotovo na samom horizontu dostupne vasione. Lice na zvezde promenljivog sjaja, ali zrace i sto puta vise nego neke citave galaksije tako da bi im vise odgovarao naziv "objekti sa aktivnim jezgrima". Izracivanje energije tj. X zracenja kvazara zavisi od njegove mase. Naucnici smatraju da masu kvazara mora da nosi neko centralno telo, a da se energija dobija neprekidnim upadanjem nove materije u to centralno telo. Naucnik Ricard Lavlejs (Richard Lovelace) smatra da se u sredistu kvazara nalazi crna rupa koja bi bila najstabilnije centralno telo i najefikasniji pokretac svih procesa u kvazarima.

Pretpostavlja se da crne rupe zrace kroz kvazare, odnosno da je zracenje kvazara u stvari zracenje akrecionog diska crne rupe. Kvazari ispustaju uske snopove materije kroz parne jake radio izvore sirine od 3-5^o , sto pokazuje da postoji uski kanal kroz koji se materija izbacuje. Radijacija se emituje u pravcu ose diska koji okruzuje crnu rupu "kanalom" koji stvaraju jake elektromagnetne sile. To elektromagnetno polje ubrzava cestice i izbacuje ih.

Merenja su dokazala da se kvazari udaljavaju od Zemlje ogromnom brzinom i zato mora biti da su jako daleko, a posledica njihovog kretanja je sirenje svemira (zato su vodonicne linije u emisionom spektru u velikom procentu pomerene ka crvenoj tj. vecoj talasnoj duzini).

Treba napomenuti da su posmatranjem otkriveni dvojni kvazari sa gotovo identicnim spektrima. Takvi kvazari ne bi mogli da postoje, a ta opticka varka je u stvari efekat gravitacionog sociva, gde je samo jedan lik realan, a drugi je formiran gravitacionim socivom.

Moguca otkrica crnih rupa

Decembra 1970. je lansiran satelit Uhuru sa dva teleskopa za detektovanje samo X-zraka. U toku naredne dve godine detektovano je preko 300 izvora X-zraka. Jedan od tih izvora je iz sazvezdja Labud (koje se sada naziva Labud X-1 (Cygnus X-1)). Licio je na dvojnu zvezdu sa jednim nevidljivim clanom. Vidljivi clan toga sistema je plava zvezda devete magnitude^[ii] (poznata kao HDE 226868), udaljena 8200 sg i oko 23 puta je veca od Sunca. Svakih 5,6 dana ona je pravila pun krug oko svog nevidljivog partnera, cija je masa bila 10 puta veca od Sunceve, sto je bilo previse za neutronsku zvezdu, pa su zakljucili da je to verovatno crna rupa. Osim toga, zvezda obicno ne emituje X zracenje. (To je energija 10 000 puta veca od one koju emituje Sunce). Kad se posmatra sazvezdje Labud, taj vidljivi clan tj. zvezda je izduzena i izvitoperena, jer njen pratilac ispoljava ogromnu gravitaciju i daje joj oblik jajeta. Ako se zaista potvrdi da se tu nalazi crna rupa bice to jedno od najvaznijih otkrica savremene nauke.

Naucnici, Stiven Hoking i Kip Torn, su se opkladili u postojanje crne rupe u oblasti Labuda. Hoking je rekao da na tom mestu ne postoji crna rupa (iako je bio ubedjen da postoji), jer bi time dobio utesnu nagradu za citav svoj zivotni trud, a to je cetvorogodisnja pretplata na casopis "Privatni detektiv", dok ako bi crna rupa tu zaista postojala, on bi Tornu platio godisnju pretplatu na casopis "Penthaus", jer mu tada ne bi bilo problem da isplati opkladu s obzirom da bi otkrivanjem crne rupe postigao gotovo zivotni cilj. Godine 1975. su bili 80% sigurni u postojanje crne rupe u podrucju Labuda, dok su 1987. bili 95% sigurni, da bi sledece godine Hoking poceo sa isplacivanjem svoje opklade.                                

Osim toga, vrlo je moguce da su crne rupe jos LMCX-3, AO620-00, kao i LMCX-1 i SS433.

Slika 3.  SS433

Pretpostavlja se da se i u Magelanovim oblacima nalaze crne rupe, mada su naucnici sigurni da ih ima mnogo vise u svemiru.

Raspolaze se i sa izvesnim podacima da se crna rupa nalazi u centru nase galaksije (kao sto je i moguce za druge galaksije), sa masom koja iznosi oko stotine hiljada Suncevih, tvrdi Torn. Riz pretpostavlja da crne rupe iz centra galaksije nastaju otprilike u isto vreme kad i galaksija i to od gasa koji se sleze u centru. Gas predje tacku posle koje nema povratka, gde ne moze formirati zvezdu, ali se kontrahuje u jedan oblak koji postaje vrsta superzvezde (superstar) koja potom kolapsira u supermasivnu crnu rupu.

Da bi se otkrili X-zraci potrebni su sateliti i detektori daleko iznad Zemljine atmosfere, jer ih ona ne propusta, ili ogromni teleskopi na vrhovima visokih planina. Najbolja svetska opservatorija se nalazi na vrhu Mauna Kea (14 000 stopa), vrhu ugasenog vulkana na Havajima.

Andrea Gez (Andrea Ghez) sa Mauna Kee pokusava da vidi samo srce galaksije. Ono je zvezdoliko, ugaonog precnika od 5 stepeni u kome se nalazi tackasti izvor. Pretpostavlja se da je to supermasivna crna rupa ciji akrecioni disk zraci. Ono je udaljeno nekih 28 000 sg. Njen vidik zamucuju cestice kosmicke prasine koje ispunjavaju medjuzvezdani prostor, ali ona se kroz njih probija infracrvenim kamerama sa dzinovskog Keck-a, najveceg teleskopa na svetu. To otkriva cudesnu sliku. Gez kaze da je to jedinstveno mesto u galaksiji. Koncentracija zvezda je uzasno velika, turbulencija je visoka, sile magnetnog polja su jake. Ona je najvise zainteresovana za efekat koji crna rupa ostavlja na zvezdama, jer samu rupu, naravno, ne moze videti. 1995. su tacno uspostavljene pozicije zvezda i posmatra se njihovo pomeranje. Utvrdjeno je brzo kretanje zvezda i to 14 000 km/s (sto bi bilo 1/2% brzine svetlosti). U svakodnevnim uslovima, to je brzina od 3000 milja po casu, sto bi znacilo da je u blizini jak izvor gravitacije koji upravlja brzinom, odnosno kretanjem ovih zvezda. Ta jacina je jedino analogna crnoj rupi. Prema brzini kretanja zvezda Gez proracunava da je masa te crne rupe 2,6 miliona puta veca od Sunceve.

Centar Galaksije

U sazvezdju Device oko 50 miliona sg od Zemlje nalazi se dzin od galaksije, nazvana M87. Otkrio ju je francuski astronom Sarl Mesje 1781.,samo par godina pre nego sto je Micel pomislio na crne rupe. Zvezde u sredistu galaksije su gusto zbijene, toliko da skupa lice na jednu ogromnu zvezdu gledano kroz mali teleskop. 1977. astronomi su detaljnije pregledali ove zvezde i po kompaktnosti zakljucili da ih drzi gravitacija koja, zakljuceno prema jacini, verovatno dolazi od crne rupe. M87 je cudna i po tome sto se iz njenog centra pruza mlaz materije na hiljade sg u prostor. Na obicnom teleskopu to se vidi slabo i bledo, dok radio teleskop otkriva brilijantan tok energije koji izracuje galaksija.

---

[i]   "Sveske fizickih nauka" - 53, 54 str.

[ii]   prividna velicina tj. sjaj zvezde.

<< Eksplozija crne rupe  ? vrh ?  Buduca istrazivanja crnih rupa >>