fbpx

Menší černá díra by s námi provedla špagetkující efekt. U velké díry by to asi bylo zajímavější. Ne pro toho, kdo vás pozoruje, ale možná pro vás

Zveřejněno: 2. 10. 2020

Máte takové ty sklony objevovat něco ve vesmíru? Možná vás pohltí černá díra, když budete hledat novou planetu, kde je možný život. Nebo prostě během své dlouhé cesty vesmírem do jedné narazíte. Ať už vás k černé díře přivede cokoliv, měli byste znát odpověď na otázku: Co se vlastně stane, když do díry spadnete? Zemřete, nebo budete dál žít? To je vlastně i otázka, která trápí experimentální fyziky po celém světě.

Fyzici si po celá desetiletí hráli s teoriemi o existenci těchto objektů, než přišla Einsteinova teorie relativity. Tento koncept však nebral nikdo vážně až do šedesátých let minulého století, kdy byly objeveny extrémně kompaktní hvězdy. Dnes jsou černé díry považovány za běžnou součást vesmíru a odhaduje se, že jen naše galaxie jich má miliony.

Jak černá je černá díra

Černé díry jsou trefně pojmenované černé, protože neodrážejí ani nevydávají žádné světlo. Mohou být tedy viditelné pouze tehdy, pokud pohlcují nějakou hvězdu nebo plynnou mlhovinu, které se dostaly příliš blízko k její hranici neboli, jak je ona hranice zvána mezi fyziky, k jejímu horizontu událostí. Pokud si tedy plujete vesmírem a nacházíte se vedle černé díry, která zrovna nic nepohlcuje, nepoznáte ji. Jediným náznakem, že jste v blízkosti, může být efekt gravitačního zvětšení, což by se dalo popsat jako efekt pozorování skrz zvětšovací čočku.

Čas a prostor zde pozbývají významu a zákony fyziky neplatí. Do singularity byste se dostali ale jenom teoreticky.

Když se pak přiblížíte k neviditelnému horizontu událostí černé díry a překročíte jej, není cesty zpět. Z černé díry se nedostanete ven, existuje pro to dobrý důvod. Gravitace je tam tak silná, že se zpátky "na světlo" nedostane ani světlo, ani cokoli jiného.

Pokud byste se dostali dále do černé díry, prostor se začne stále více zakřivovat, dokud nebudete v centru, kde je prostor nekonečně zakřivený. Toto místo je pak ona notně vzývaná singularita. Čas a prostor zde pozbývají významu a zákony fyziky neplatí. Do singularity byste se dostali ale jenom teoreticky.

Druhy černých děr

Existuje několik typů černých děr, nejzajímavější jsou malé a obří. Malé černé díry o rozměrech přibližně jedné hvězdy se vytvoří, když velké hvězdy vyhoří a zhroutí se samy do sebe. Obří černé díry pravděpodobně rostou do extrémních velikostí, pohlcují ostatní hvězdy a spojují se s jinými černými dírami.

Malé černé díry se ale nenechají zahanbit svými většími sestřenicemi. Ve skutečnosti se mohou chlubit mnohem extrémnějšími rozdíly gravitace na horizontu událostí. Jinými slovy, změna gravitace na horizontu je extrémní na velmi krátké vzdálenosti.

Černá díra z vás nadělá špagetky

Až se tedy budete jednou nacházet v blízkosti černé díry, která má velikost přibližně jako naše Země, začnete se vlivem gravitační síly natahovat. Budete se zužovat, až z vás budou jen tenké špagety, a nakonec se stanete proudem subatomárních částic, které směřují do středu díry. Alespoň to tvrdí většina fyziků, kteří se zabývají astronomií. Vědci nazývají tento jev výstižně špagetifikace. V takovém případě se váš mozek téměř okamžitě rozpadne na atomy a vy nebudete mít čas přemýšlet o tom, co je za horizontem událostí černé díry.

Astronomové zaznamenali, jak se hvězdy dostávají na horizont událostí černé díry. Hvězda je pak natažena a rozdrcena.

Takže pádem do černé díry byste se postarali o svoji nepříjemnou smrt a rozhodně byste si nedělali hlavu s nějakými existenciálními záhadami, které by na vás čekaly na druhé straně. Tento scénář není založen jenom na spekulaci. Astronomové zaznamenali, jak se hvězdy dostávají na horizont událostí černé díry. Hvězda je pak natažena a rozdrcena.

Čím větší, tím lepší

Pokud si vše pořádně rozmyslíte a rozhodnete se spadnout do mnohem větší díry, jež má několikanásobně větší rozměry než Země, mohli byste si alespoň u hranice oné díry na chvíli zachovat svoji strukturální integritu. Černé díry, které dosahují velikosti naší sluneční soustavy, nemají na horizontu tak extrémní síly, takže bude možné si naplno užít zakřivení prostoru a času, které předpověděl Albert Einstein ve své teorii relativity.

Předtím než se vůbec dostanete za hranici černé díry, jste rozdrceni a spáleni na popel. Černé díry totiž vyzařují takzvanou tepelnou Hawkingovu radiaci.

V tomto případě byste mohli alespoň teoreticky do prostoru černé díry nahlédnout. Ale jakmile překročíte horizont událostí, nikdo už vás neuvidí. Ani kdybyste baterkou vysílali morseovku. Světlo by totiž dopadlo zpět za vámi. Pokud pak na vás bude koukat spolucestující z vesmírné lodi, začnete se v díře natahovat, jako kdyby se na vás díval přes zvětšovací sklo, a váš pohyb se mu bude zdát zpomalený. Nemůže na vás ani zavolat, ve vesmíru není vzduch, kterým by se zvuk šířil.

Když se dostanete k horizontu, kosmonaut vše sledující z bezpečí lodi najednou uvidí, jak vše v čase ztuhne, vy se natáhnete přes horizont, dokud vás zvětšující se teplo nepohltí. Předtím než se vůbec dostanete za hranici černé díry, jste z jeho pohledu rozdrceni a spáleni na popel. Černé díry totiž vyzařují takzvanou tepelnou Hawkingovu radiaci, která na rozhraní vytváří proud horkých částic, jež se dostávají zpět do vesmíru. Co se ale doopravdy stane vám?

Uvidíte minulost i budoucnost, teoreticky

Pokud najdete obří černou díru, skočíte do ní a nestane se nic. Horizont událostí není cihlová zeď a vy do ní nemůžete narazit. Je to jenom artefakt perspektivy. Pozorovatel mimo černou díru ji nemůže vidět, ale tím vy se nemusíte zaobírat. Pro vás žádný horizont neexistuje.

Začnete padat rychlostí světla, takže čím rychleji budete padat, tím pomaleji se budete pohybovat časem. Pokud tedy budete schopní se podívat za sebe, uvidíte věci, které do černé díry spadly před vámi, a před sebou uvidíte věci, které do díry teprve spadnou. Výsledek je tedy takový, že uvidíte celou historii i budoucnost tohoto místa současně. Uvidíte, co se stalo od velkého třesku až po vzdálenou budoucnost.

Kde je pravá realita?

Jak je ale možné, že jste z jednoho (kolegy astronautova) pohledu zemřeli a z druhého vám nic není? Ve skutečnosti zákony přírody vyžadují, abyste zůstali mimo černou díru. Kvantová fyzika vyžaduje, aby informace nebyly ztraceny. Každý kousek informace musí zůstat mimo černou díru, aby zákony platící v prostoru kosmonauta, který vás sleduje z lodi, nebyly porušeny.

Kolega astronaut vidí umírat vaši kopii, ale to vy nevíte, vaše další kopie si vesele existuje v černé díře.

Na druhou stranu ale fyzikální zákony také vyžadují, abyste vpluli přes horizont, jinak by neplatila teorie relativity. A k tomu ještě platí další fyzikální zákon, a to ten, že informace nelze klonovat. Musíte být na dvou místech, ale mít jen jednu kopii? To je hlavolam, který se nazývá paradox černé díry.

Leonard Susskind naštěstí v devadesátých letech přišel s tím, že to vlastně žádný paradox není, protože nikdo další váš klon nevidí. Kolega astronaut vidí umírat vaši kopii, ale to vy nevíte, vaše další kopie si vesele existuje v černé díře. Takže nikdo nemůže vidět obě kopie najednou a zákony fyziky nejsou porušeny.

Tajemství černé díry tedy tkví v tom, že tu není jen jedna realita. Pro někoho zemřete, pro vás to ale neplatí. Realita závisí na pozorovateli. Jsou dvě reality, konec příběhu. Nebo? A kam byste se to vlastně dostali?

Související…

Za den urazíme se Zemí 52 milionů kilometrů. Co je na konci cesty?Hledání potenciálních planet k životu je nový trend. Evropa na to vyslala CHEOPSNašla se nová planeta naší galaxie? Možná jde jen o černou díru

foto: Shutterstock, zdroj: BBC

Tipy redakce

Zloději kradou písek z pláží. Je to podobně cenná komodita jako voda

Zloději kradou písek z pláží. Je to podobně cenná komodita jako voda

Loni v létě zaplatil jeden britský turista na Sardinii pokutu 1 032 eur, když byl...

Teorie spiknutí vítězí: Třetina mileniálů v USA pochybuje, zda je Země kulatá

Teorie spiknutí vítězí: Třetina mileniálů v USA pochybuje, zda je Země kulatá

Tajná spiknutí okolo celebrit nejsou až tak nová. To první se objevilo na sklonku...