În primăvara anului 2019, internetul a fost inundat de o fotografie a unei găuri negre, mai exact a „siluetei” acesteia. Conferința de presă, în care au fost prezentate publicului rezultatele descoperirii științifice, au fost ținută în șase orașe simultan.
O gaură neagră este o zonă din spațiu în care forța de atracție gravitațională este atât de puternică, încât nicio particulă de radiație electromagnetică nu poate scăpa. Granița acestei zone se numește orizontul evenimentelor.
Din punctul de vedele al astrofizicienilor, găurile negre reprezintă ultimul stadiu al evoluției stelelor. Ele sunt obiecte cosmice foarte masive (au masa foarte mare), care nu emit lumină sau alte unde electromagnetice. De exemplu, gaura neagră din centrul galaxiei îndepărtate M87 are o mărime comparabilă cu cea a sistemului nostru solar, fiind de 6,5 miliarde de ori mai grea decât Soarele. Luând în considerare mărimea, găurile negre pot fi de masă stelară, de masă intermediară și supermasive.
Cum se formează și cum dispar găurile negre?
Găurile negre de masă stelară sunt ultimul stadiu din evoluția stelelor masive. După epuizarea hidrogenului și heliului din nucleele acestor stele, acestea încep să se comprime, deoarece presiunea internă creată de eliberarea energiei în timpul reacțiilor de fuziune nucleară nu mai poate menține stabilitatea stelei, iar sub influența propriei sale gravitații, steaua intră în colaps și formează un obiect masiv ce nu emite radiații – gaura neagră.
Găurile negre supermasive se formează prin contopirea mai mult găuri negre mai puțin masive localizate în centrul galaxiilor. Acest proces presupune că masa obiectului rezultat este aproximativ egală cu suma maselor obiectelor originale. Astfel de obiecte se pot forma și prin contopirea stelelor masive din roiurile de stele.
Orizontul evenimentelor radiază energie. Datorită efectelor cuantice de la acest nivel, există fluxuri de particule care scapă în spațiul înconjurător. Acest fenomen poartă denumirea de „radiație Hawking” – după fizicianul britanic Stephen Hawking, primul care l-a descris. În ciuda faptului că materia nu poate trece dincolo de orizontul evenimentelor, o gaură neagră „se evaporă” gradual datorită acestei radiații. În cele din urmă, ea își va pierde toată masa și va dispărea.
În interiorul unei găuri negre
Oamenii de știință nu cunosc ce s-ar putea întâmpla cu o persoană care ar cădea în orizontul evenimentelor. Va fi ea absorbită de gaura neagră sau va fi dezintegrată de forțele mareice? Potrivit unui articol publicat în BBC Earth, o persoană care ar ajunge la orizontul evenimentelor s-ar confrunta cu două realități paralele: într-una dintre realități ea va fi incinerată instantaneu, iar în cea de a doua realitate ea se va afunda adânc în gaura neagră, vie și nevătămată.
Realitatea este că, potrivit principiilor fizicii, niciun mediu (niciun corp fizic, inclusiv corpul uman) nu poate depăși orizontul evenimentelor și trebuie să rămână în exteriorul acestuia, altfel toată informația disponibilă se va pierde din lumea noastră. Pe de altă parte, legile fizicii necesită ca o persoană sau orice alt corp să treacă nevătămate prin orizonul evenimentelor, fără a întâlni fenomene periculoase în cale. Altfel, teoria relativității generale ar fi încălcată.
Oamenii de știință numesc această combinație paradoxală drept „paradoxul dispariției informației într-o gaură neagră”. Fizicianul american Leonard Susskind a realizat că nu există un astfel de paradox, ci doar două stări care sunt explicate prin prisma celui care cade în gaura neagră și prin prisma celui care observă acest lucru din exterior. Aceste două persoane nu s-ar mai întâlni niciodată și nu vor mai putea să-și compare observațiile. Drept urmare, legile fizicii nu sunt încălcate.
Spațiul și timpul, distorsionate la infinit
Pe măsură ce ne adâncim în interiorul găurii negre, spațiu-timpul continuă să se curbeze și devine curbat la infinit spre centrul său. Acest punct este cunoscut sub denumirea de singularitatea gravitațională. Strict vorbind, la nivelul acesteia conceptele de „spațiu” și „timp” își pierd înțelesul, deci legile fizicii nu se mai aplică pentru a descrie aceste concepte.
Nu chiar atât de neagră
Potrivit teoriei lui Stephen Hawking, găurile negre nu sunt complet „negre”. De fapt, ele emit particule. În realitate, o gaură neagră nu are culoare – denumirea sa spune doar că nimic nu poate scăpa din interiorul unei găuri negre. Noi o putem observa doar atunci când există materie radiantă în jurul său (gaz sau materia unei stele din apropiere, care sunt atrase de obiectul supermasiv). Datorită undelor gravitaționale, putem „vedea” două găuri negre care se unesc.
Prima imagine a unei găuri negre, obținute de Telescopul Event Horizon, a fost rezultatul mai multor ani de procesare a datelor colectate de telescoapele radio din întreaga lume. Culorile din imagine sunt arbitrare, deoarece undele radio nu pot fi observate de ochiul uman.
Sursa: Universe Magazine