Danas ćemo imati najnadrealniji razgovor. Ja ću se mučiti da to objasnim, a ti ćeš se boriti da to shvatiš. I samo će Stephen Hawking stvarno, istinski razumjeti što se zapravo događa.
Ali to je u redu, siguran sam da cijeni naše slabašne pokušaje da umotamo svoj mozak oko ovog koncepta koji savija um.
U redu? Prijeđimo na to. Opet crne rupe. Ali ovaj put ćemo utvrditi njihovu temperaturu.
Sama ideja da bi crna rupa mogla imati temperaturu napinje maštu. Mislim, kako nešto što apsorbira svu materiju i energiju koja pada u to može imati temperaturu? Kada osjetite toplinu prepečenog kamina, stvarno osjećate infracrvene fotone koji zrače iz vatre i okolnog metala ili kamena.
I crne rupe apsorbiraju svu energiju koja pada u njih. Ne postoji apsolutno nikakvo infracrveno zračenje koje dolazi iz crne rupe. Nema gama zračenja, nema radio valova. Ništa ne izlazi.
Kao i kod većine galaksija, supermasivna crna rupa leži u srcu NGC 5548. Zasluge: ESA/Hubble i NASA. Priznanje: Davide de Martin
Sada, supermasivne crne rupe mogu zasjati energijom milijardi zvijezda, kada postanu kvazari. Kada se aktivno hrane zvijezdama i oblacima plina i prašine. Ovaj materijal se nakuplja u akrecijski disk oko crne rupe s takvom gustoćom da djeluje poput jezgre zvijezde, podvrgnuti nuklearnoj fuziji.
Ali to nije vrsta temperature o kojoj govorimo. Govorimo o temperaturi horizonta događaja crne rupe, kada ona uopće ne upija nikakav materijal.
Temperatura crnih rupa povezana je s cijelim konceptom Hawkingovog zračenja. Ideja da će crne rupe tijekom dugog vremenskog razdoblja generirati virtualne čestice točno na rubu svojih horizonata događaja. Najčešća vrsta čestica su fotoni, ili svjetlost, ili toplina.
Obično se ove virtualne čestice mogu rekombinirati i nestati u naletu uništenja čim se pojave. Ali kada se par ovih virtualnih čestica pojavi točno na horizontu događaja, jedna polovica para pada u crnu rupu, dok druga može slobodno pobjeći u Svemir.
Iz vaše perspektive kao vanjskog promatrača, vidite kako te čestice bježe iz crne rupe. Vidite fotone i stoga možete izmjeriti temperaturu crne rupe.
Umjetnički koncept crne rupe u središtu galaksije Vrtetica. Zasluge: NASA/JPL-Caltech
Temperatura crne rupe obrnuto je proporcionalna masi crne rupe i veličini horizonta događaja. Razmislite o tome na ovaj način. Zamislite zakrivljenu površinu horizonta događaja crne rupe. Postoje mnoge staze kojima bi foton mogao pokušati krenuti kako bi se udaljio od horizonta događaja, a velika većina njih su putevi koji ga vode natrag u gravitacijski bunar crne rupe.
Ali za nekoliko rijetkih putova, kada foton putuje savršeno okomito na horizont događaja, tada foton ima priliku pobjeći. Što je horizont događaja veći, foton može proći manje putova.
Budući da se energija oslobađa u Svemir na horizontu događaja crne rupe, ali energija se ne može niti stvoriti niti uništiti, sama crna rupa osigurava masu koja opskrbljuje energiju za oslobađanje ovih fotona.
Crna rupa ispari.
Najmasivnije crne rupe u Svemiru, supermasivne crne rupe s milijunima puta većom od Sunčeve, imat će temperaturu od 1,4 x 10^-14 Kelvina. To je nisko. Gotovo apsolutna nula, ali ne sasvim.
Umjetnikov dojam crne rupe zvjezdane mase koja se hrani. Zasluge: NASA, ESA, Martin Kornmesser (ESA/Hubble)
Crna rupa solarne mase mogla bi imati temperaturu od samo 0,00000006 Kelvina. Postajemo topliji.
Budući da su te temperature puno niže od pozadinske temperature Svemira - oko 2,7 Kelvina, sve postojeće crne rupe će imati ukupni porast mase. Oni apsorbiraju energiju iz kozmičkog pozadinskog zračenja brže nego što isparavaju, i to će neshvatljivo dugo u budućnosti.
Sve dok pozadinska temperatura Svemira ne padne ispod temperature ovih crnih rupa, one neće ni početi isparavati.
Crna rupa s masom Zemlje još uvijek je prehladna.
Samo je crna rupa čija je masa otprilike Mjesečeva dovoljno topla da isparava brže nego što apsorbira energiju iz Svemira.
Kako postaju manje masivni, postaju još topliji. Crna rupa s masom asteroida Ceres bila bi 122 Kelvina. I dalje se smrzava, ali postaje toplije.
Crna rupa s pola mase Veste bi gorjela na više od 1200 Kelvina. Sada kuhamo!
Manje masivne, više temperature.
Kada crne rupe izgube većinu svoje mase, one oslobađaju konačni materijal u ogromnoj eksploziji energije, koja bi trebala biti vidljiva našim teleskopima.
Umjetnička koncepcija horizonta događaja crne rupe. Zasluge: Victor de Schwanberg/Science Photo Library
Neki astronomi aktivno pretražuju noćno nebo u potrazi za eksplozijama crnih rupa koje su nastale nedugo nakon Velikog praska, kada je Svemir bio dovoljno vruć i gust da su se crne rupe mogle samo formirati.
Bile su im potrebne milijarde godina isparavanja da dođu do točke da sada počinju eksplodirati.
Ovo je samo nagađanje, no dosad nijedna eksplozija nije bila povezana s primordijalnim crnim rupama.
Prilično je suludo misliti da predmet koji apsorbira svu energiju koja u njega padne može i emitirati energiju. Pa, to je Svemir za vas. Hvala što ste nam pomogli shvatiti, dr. Hawking.
Podcast (audio): preuzimanje datoteka (Trajanje: 6:54 — 2,6 MB)
Pretplatite se: Apple podcasti | RSS
Podcast (video): preuzimanje datoteka (Trajanje: 6:56 — 89,5 MB)
Pretplatite se: Apple podcasti | RSS