Wielka tajemnica kosmosu

Na naszych oczach dokonuje się poważny postęp w poznawaniu zagadkowych czarnych dziur.

Publikacja: 27.03.2019 18:02

Badanie czarnych dziur stanowi jedno z największych wyzwań współczesnej nauki

Badanie czarnych dziur stanowi jedno z największych wyzwań współczesnej nauki

Foto: AdobeStock

Słynny brytyjski astrofizyk i kosmolog Stephen Hawking, zasłynął między innymi jako teoretyk i badacz najbardziej tajemniczych obiektów w kosmosie, czyli tak zwanych czarnych dziur. Przez ostatni rok, jaki upłynął od jego śmierci (urodził się 8 stycznia 1942 r. w Oksfordzie, zmarł 14 marca 2018 r. w Cambridge), wiedza o tych obiektach wyraźnie posunęła się do przodu.

Najpierw była teoria

Stephen Hawking wystąpił w 1975 r. z teorią, według której czarne dziury powinny emitować jakieś fale, promieniowanie. Uznano wówczas tę teorię za „szokującą", „rewolucyjną", „wizjonerską". Hawking w ciągu trwającej ponad 40 lat kariery naukowej zajmował się głównie czarnymi dziurami i grawitacją kwantową. Wspólnie z Rogerem Penrose'em opracował twierdzenia odnoszące się do istnienia osobliwości w ramach ogólnej teorii względności oraz teoretyczny dowód na to, że czarne dziury powinny emitować promieniowanie, znane dziś jako promieniowanie Hawkinga (lub Bekensteina-Hawkinga). Zdaniem wielu naukowców teoria ta jest na miarę Nagrody Nobla (uhonorowano go 16 prestiżowymi wyróżnieniami i nagrodami, ale tym laurem – nie).

Pierwsze, nieporadne rozważania o czarnych dziurach prowadzono już w XVIII w. Jednak od tamtej pory żaden teleskop nie zdołał zobaczyć któregoś z tych tajemniczych kosmicznych tworów. A jednak są oznaki, że może się to wydarzyć lada chwila.

Postęp w badaniach tego zagadnienia polega na tym, że stworzony został front obserwacyjny – wyjaśnia w rozmowie z AFP brytyjski astrofizyk Martin Rees, niegdyś kolega Stephena Hawkinga z University of Cambridge. Czarna dziura jest obiektem posiadającym ekstremalnie wielką masę mieszczącą się w ekstremalnie małej objętości. Jest to tak, jak gdyby Słońce miało jedynie sześć kilometrów średnicy (w rzeczywistości ma 695,5 tys. km) lub gdyby Ziemia była ściśnięta do rozmiarów guzika. Czarne dziury są tak masywne, że ani materia, ani światło nie mogą się z nich wydostać. A skoro tak, jest też druga strona medalu: czarne dziury są niewidzialne.

Igła w stogu siana

Istnieją dwa rodzaje czarnych dziur: gwiazdowe, formujące się pod koniec cyklu życiowego jakiejś gwiazdy – te są skrajnie małe, próby namierzenia takiego obiektu możliwie jak najbliżej Ziemi odpowiadają stopniem trudności poszukiwaniom pojedynczej ludzkiej komórki na Księżycu.

– Wykryliśmy już fale grawitacyjne pochodzące z gwiazdowych czarnych dziur, jest to bezpośredni dowód ich istnienia. Jednak jeśli chodzi o pozostałe czarne dziury, supermasywne, o masie od miliona do miliardów razy większej od masy Słońca, wątpliwości utrzymują się – przypomina Martin Krause z University of Hertfordshire z siedzibą w Hatfield. Jedna z możliwych dróg badawczych to obserwowanie otoczenia takiego monstrum, bowiem o ile czarne dziury są niewidzialne, o tyle materia orbitująca wokół nich – jest widzialna, zaobserwowanie jej mogłoby umożliwić zarysowanie obwodu takiej otchłani.

Między majem a lipcem 2018 r. po raz pierwszy udało się zaobserwować trzy rozbłyski blisko Sagittariusa A*, źródła radiowego w centrum Drogi Mlecznej. Astronomowie uważają ten obiekt za supermasywną czarną dziurę o masie kilku milionów mas Słońca. Zwiększyła swoją masę dwa do czterech razy w ciągu ostatnich 5–10 mld lat, pochłonęła pobliskie gwiazdy.

Po śmierci Stephena Hawkinga dokonał się postęp jeszcze innego rodzaju: zespół naukowców brytyjskich wykrył materię wpadającą do czarnej dziury, zaś Europejska Agencja Kosmiczna ESA powiadomiła o czarnej dziurze o średniej masie, będącej w trakcie pochłaniania sąsiedniej gwiazdy.

Osiem teleskopów

W grudniu 2018 r. wykryto cztery przypadki fal grawitacyjnych pochodzących z fuzji gwiazdowych czarnych dziur. Fale te są wciąż bardzo nowym zjawiskiem, ledwie rozpoznanym, ale już wstępne wyniki badań zapowiadają się fascynująco – podkreśla Gregory Brown z Królewskiego Obserwatorium Astronomicznego w Greenwich. Świat nauki oczekuje także na rezultaty współpracy w ramach Event Horizon Telescope – ośmiu teleskopów rozlokowanych w różnych punktach naszego globu, skierowanych symultanicznie w stronę Sagittariusa A* i jego „pobratymców" tkwiących w centrum M87 – wielkiej galaktyki w odległości 53 mln lat świetlnych od Ziemi.

Słynny brytyjski astrofizyk i kosmolog Stephen Hawking, zasłynął między innymi jako teoretyk i badacz najbardziej tajemniczych obiektów w kosmosie, czyli tak zwanych czarnych dziur. Przez ostatni rok, jaki upłynął od jego śmierci (urodził się 8 stycznia 1942 r. w Oksfordzie, zmarł 14 marca 2018 r. w Cambridge), wiedza o tych obiektach wyraźnie posunęła się do przodu.

Najpierw była teoria

Pozostało 91% artykułu
Kosmos
NASA szuka sposobu na sprowadzanie próbek z Marsa. Tanio i szybko
Materiał Promocyjny
Wykup samochodu z leasingu – co warto wiedzieć?
Kosmos
Odszedł Peter Higgs, odkrywca boskiej cząstki
Kosmos
Badania neutrin pomogą rozwiązać zagadkę powstania wszechświata
Kosmos
Księżyc będzie miał własną strefę czasową? Biały Dom nakazał ustalenie standardu
Kosmos
Astronomowie odkryli tajemnice galaktyki z początku istnienia wszechświata