Hvězdy, černé díry a galaxie
Přihlásit se
Hvězdy, černé díry a galaxie (9/18) · 10:09

Černé díry Černé díry, singularity a horizont událostí

Navazuje na Měřítka ve vesmíru.
V posledním videu jsme viděli, že pokud máme masivní hvězdu, devětkrát až dvacetkrát hmotnější než Slunce, tak když tato hvězda dospěje, její zbytek je zhruba – tedy jádro zbytku této hvězdy – je zhruba jedenapůlkrát až třikrát hmotnější než hmota Slunce. Potom tedy tento zbytek... A musím to vyjasnit. Hvězdu devětkrát až dvacetkrát hmotnější než Slunce najdete v hlavní posloupnosti. Toto je jedenapůlkrát až třikrát hmotnější než Slunce poté, co se hvězda zbavila většiny původní hmoty. A toto je skutečně pouze zbytek hvězdy. Řekněme samotné jádro hvězdy. Ale jakmile v tomto jádru přestane fúze, jakmile ztratí vnější tlak, jakmile má dostatečnou hustotu, což jsme viděli v předchozím videu, tak dojde ke vzniku supernovy. Vytvoří se tlaková vlna, která projde zbytkem hmoty a dojde k jejímu výbuchu. A tato hmota se pak zhustí do neutronové hvězdy. Do neutronové hvězdy... V tomto videu bych rád mluvil o tom, co se stane, když je na počátku hvězda, jejíž hmotnost zhruba větší, ale vážně jenom zhruba, protože neznáme skutečně přesné hranice. Ale co když máme hvězdu, která je více než dvacetkrát hmotnější než Slunce? A tím myslíme původní hmotu, předtím než hvězda vyhasne. A nebo když tato hvězda, která už se blíží své smrti, když má již železné jádro, co když má více než – měl bych říct její zbytek – její stlačený zbytek je více než třikrát nebo čtyřikrát hmotnější než Slunce. Připomeňme si, že sice bude více než třikrát nebo čtyřikrát hmotnější než Slunce, ale bude mnohem hustší. Jedná se pouze o jádro. Toto jádro se skládá ze železa a niklu a již neprobíhá fúze. Co se stane s těmito hvězdami? Ukazuje se, že jsou tak masivní, že dokonce ani tlak degenerovaného neutronového plynu není dostatečný, aby hvězda neimplodovala. Všechna hmota v této hvězdě jednoduše imploduje, tudíž neutrony... Máme za to, že první hvězdy podobné Slunci se zhroutily do bílých trpaslíků. Možná bych to měl nakreslit bíle. Tudíž se zhroutily do bílých trpaslíků. Ne, to taky není bílá. Tyto hvězdy se zhroutily do bílých trpaslíků. Toto je bílý trpaslík. Bílý trpaslík. A tento tlak, který brání tomu, aby se bílý trpaslík dále hroutil, je tlak degenerovaného elektronového plynu. Atomy jsou natolik stlačené, že jim elektrony doslova zabraňují v tom, aby se stlačovaly ještě víc. Ale pokud je tento tlak dostatečně velký, tak vznikne neutronová hvězda. Takže máme dokonce více hmoty v menším objemu... Nekreslím to podle měřítka. Neutronové hvězdy jsou malinké. Bílí trpaslíci jsou v měřítku zhruba tak velcí jako naše planeta. O neutronových hvězdách jsme mluvili v předchozím videu a ty mají velikost města! Jsou velmi husté a velmi malé a toto má více hmoty než toto. Měl bych to nakreslit jako tečku, abyste viděli, jak je to husté. Připomíná to jedno velké atomové jádro, nebo... Pořád je to malé. Asi tak malé, jako město. Je to jako atomové jádro velikosti města. Toto zde je neutronová hvězda. Neutronová hvězda. A je možná trochu nečekané, že každá z těchto malých věcí je velmi hmotná. Toto překonalo tlak degenerovaného elektronového plynu a dále se hroutí. Ale pokud je hmota dostatečně velká, a o tomto pojednává toto video, ani tlak degenerovaného neutronového plynu nedokáže zabránit dalšímu hroucení hmoty. Jsou zde i teoretické kvarkové hvězdy, kde tlak degenerovaného kvarkového plynu... A dokonce ani ten nezabrání tomu, aby se hvězda nezhroutila do jednoho bodu. A trochu to tu zjednodušuji, ale hvězda se zhroutí do jednoho nekonečně hustého bodu. Nekonečně hustá hmota. A toto je hmota černé díry. A říkám tomu hmota černé díry, protože jsou různé způsoby, jak definovat, kde černá díra začíná a kde končí nebo co přesně černá díra je. Toto je veškerá hmota černé díry. Nebo bychom mohli říct, že je to původní hvězda. Když hovoříme o tom zbytku, který je třikrát až čtyřikrát hmotnější než Slunce, všechnu tu hmotu teď obsahuje... Tedy, ne všechnu. Něco z té hmoty se uvolnilo během výbuchu supernovy a to samé platí i pro neutronovou hvězdu. Ale většinu té hmoty nyní obsahuje tento nekonečně malý bod. A všimněte si, že fyzikové a matematici hovoří o singularitách. Singularity jsou body, a platí to i pro matematiku, kde se všechno hroutí, kde již nic nedává smysl, kde matematické rovnice nemají jasný výsledek. A toto je singularita, protože zde máte tunu hmoty v nekonečně malém prostoru. Je to v podstatě nekonečně hustý bod. A je těžké to nakreslit, ale vzniká zde jakési nekonečné zakřivení časoprostoru. A to nakreslit nedokážu. Možná si o tom povíme více v dalším videu. Ale proč to vlastně všechno říkám... Dá se uvažovat o tom, co je černá díra, kde začíná a kde končí. Toto je hmota. A kdyby tady v okolí byla nějaká jiná hmota, byla by nevyhnutelně k této hmotě přitahována a nakonec se stala součástí této singularity. Připojila by se k té hmotě, která už je tak obrovská. Je to nekonečně malý bod ve vesmíru. Ale je těžké definovat jeho hranice, protože zde existuje oblast, určitá oblast ve vesmíru, která se nachází kolem této singularity. A ta oblast, bez ohledu na to, o co se jedná, bez ohledu na energii daného objektu, všechny objekty pohlcuje, jelikož nemohou uniknout gravitačnímu působení černé díry. Neboli té extrémně husté hmoty. Dokonce i kdyby to bylo elektromagnetické záření, i kdyby to bylo světlo, i kdyby to světlo bylo vyzářeno směrem od černé díry, muselo by se nakonec vrátit. Nebylo by schopno uniknout jejímu gravitačnímu působení. A tato hranice, pokud jste uvnitř této hranice, je to vlastně taková koule. Tato hranice kolem singularity... Pokud jste uvnitř ní, bez ohledu na to, co děláte, jestli jste elektromagnetické záření, nebudete schopni... nebudete schopni černé díře uniknout. Pokud jste za hranicemi této oblasti, může se vám to povést. Tenhle chlapík by mohl uniknout. Tenhle chlapík tady, ať dělá, co chce, bude nevyhnutelně pohlcen černou dírou. Tato hranice se nazývá horizont událostí. Toto zde je horizont událostí. Slovo často používané ve sci-fi filmech. A z dobrého důvodu. Protože je fascinující. A v budoucích videích si snad povíme něco o Hawkingově záření. Uvidíme, že to není záření černých děr jako takových, je to jen vedlejší produkt kvantových jevů, které se odehrávají na horizontu událostí. Ale horizont událostí je jen tento bod ve vesmíru nebo tato koule ve vesmíru nebo tato hranice ve vesmíru. Cokoli, co se ocitne v jeho blízkosti nebo uvnitř něj, nevyhnutelně skončí uvnitř singularity. A stane se součástí té hmoty. Cokoli vně horizontu událostí má šanci na únik. A jak vlastně vypadá černá díra? Protože z ní neunikne ani světlo, bude černá. Bude černá v tom pravém slova smyslu. Černá díra jako taková nic nevyzařuje, ani její hmota. Zde jsou nějaké obrázky černých děr, které jsem dostal od NASA. Aby bylo jasné, co se zde děje, co vidíte... To, co je zde černé, to představuje černou díru. Když lidé o černých dírách mluví, většinou mluví právě o tomto. Ale je zde nekonečně hustý bod, v samotném středu této černé koule. A to, co vidíte jako černou kouli, je ve skutečnosti hranice horizontu událostí. Toto zde je hranice horizontu událostí. A to, co vidíme zde, je takzvaný akreční disk kolem černé díry. Všechna hmota se dostává stále blíž a blíž a je stále více stlačována. Pohybuje se stále rychleji a stále více se zahřívá. A proto je to zobrazeno takto, zdá se, že tato látka je červenější a více horká než ta vzdálenější. Přibližování horizontu událostí dochází ke zrychlování. Jakmile k němu dospějí, jakmile se ocitnou uvnitř horizontu, nevidíme žádné světlo, které vyzařují, ačkoli jsou v tu chvíli tyto objekty neuvěřitelně nabité energií. Tady jsou další obrázky. Toto je obrázek hvězdy, která je trhána na kusy. Není to fotografie. Všechno jsou to umělecká ztvárnění. Nikdy bychom nepořídili tak pěkné obrázky jevů, které probíhají kolem černé díry. Jsou to umělecká pojetí. Toto je hvězda, kterou trhá na kusy černá díra. Tato hvězda se víc a víc přibližuje této černé díře. Již tady, kde se hvězda nachází, je velmi silné gravitační pole. Jakákoli hmota vyzařující z hvězdy v tomto směru je pomalu přitahována do černé díry. Tato hvězda je vlastně trhána na kusy černou dírou. Tady je to možná lépe vidět. Toto je normální hvězda. A jakmile na ni začne působit gravitace černé díry, začne se prodlužovat a nakonec se roztrhne a její kusy začnou paralelním pohybem padat do černé díry. A jakmile se ocitnou uvnitř horizontu událostí, už je neuvidíme. Protože i světlo, co tato hmota vyzařuje, co ta neuvěřitelně horká hmota vyzařuje, nemá šanci z černé díry uniknout. Každopádně doufám, že vám to přišlo zajímavé. Chci jen zdůraznit jednu věc. Pořád je toho hodně, co o černých dírách nevíme. Třeba celý ten koncept singularity, skutečnost, že veškerá matematika a teorie v bodě singularity selhává, jenom ukazuje, že naše teorie není úplná. Protože kdyby byla, možná bychom dostali něco trochu smysluplnějšího, než to, že naše rovnice v nekonečně hustém bodě ve vesmíru nefungují. Doufám, že vám to přišlo zajímavé.
video