Thread by @Mitokochan

Další pátek je tu a s ním i další díl o černých dírách! #fyzivlakno

Dneska si budeme povídat o době, kdy vědecká komunita přijala, že černé díry existují. Co tomu jednoznačně pomohlo, byl objev pulzarů. O tom bude dnešní vlákno.

Co je to pulzar? Výborná otázka.

Začnu tím, že se odkážu na minulé vlákno, kde jsme si povídali o tom, jak různé kvantové a gravitační mechanismy vedou ke tvorbě různých zajímavých vesmírných objektů.

Pokud vám to uteklo, mrkněte sem:

https://twitter.com/Mitokochan/status/1355242586039078913

O čem tam povídám, ve zkratce: povídám o Chandrasekharovi a o jeho práci, v níž se zabýval bílými trpaslíky. Následně ještě zmiňuji Tolman–Oppenheimer–Volkoffův výsledek, který byl analogický tomu, s čím přišel Chandrasekhar, jen se to týkalo neutronových hvězd.

V obou případech šlo o to, že pokud bílý trpaslík/neutronová hvězda překročí určitý hmotnostní limit, zhroutí se do sebe a vznikne černá díra.

Tím se celé téma černých děr začlo brát mnohem vážněji, protože hodně dlouho třeba ani Einstein nevěřil, že by opravdu existovaly.

Jediný problém byl ten, že zatím nikdo reálně tyhle zvláštní objekty, jako neutronové hvězdy, ve vesmíru nepozoroval.



Tak tomu bylo až do roku 1967, kdy fyzička Jocelyn Bell Burnell zachytila zvláštní rádiový signál.

Byl to signál, který se periodicky opakoval každé tři sekundy a pocházel z jednoho místa na obloze. Byl to podivuhodně pravidelný signál, takový, který byste tipovali na nějakou civilizaci vysílající zprávu do vesmíru pomocí mimozemské morseovky.

Bell Burnell a její vedoucí proto označili tento objev LGM — little green men.



Brzy se však ukázalo, že teorie za těmito podivnými úkazy existuje a vychází ze studia toho, co se stane, když zkolabují obrovité hvězdy.

Zopakuji v rychlosti: veliké a hodně hmotné hvězdy (mnohem hmotnější, než Slunce), které spálí všechno svoje palivo, vybuchnou a odhodí vnější plášť, což pozorujeme jako supernovu - hvězdnou explozi, která září neuvěřitelně jasně a uvolní neuvěřitelné množství energie.

Po supernovách zůstane husté jádro v podobě bílého trpaslíka nebo neutronové hvězdy. To však bohužel nezáří moc jasně, proto teoretici předpokládali, že ještě chvilku potrvá, než je uvidíme. O 30 let později se na scéně objevilo LGM, divně pulzující v pravidelných intervalech.

Pravidelnost “vysílání” byla brzy vysvětlena.

Hvězdy totiž rotují a při smrsknutí se stane něco, čeho jste si možná všimli, když jste byli menší a hráli si na kancelářské židli, totiž to, že když se točíte a najednou dáte ruce rychle k sobě, začnete se točit rychleji.

Ve fyzice se tomuhle říká zákon zachování momentu hybnosti. Znamená to proto, že neutronová hvězda bude rotovat mnohem rychleji, protože došlo k obrovskému nahromadění hmotnosti směrem k centru hvězdy. Smrsklé jádro pak rotuje strašlivě rychle.

K otočení kolem vlastní osy pak dochází klidně i stokrát za sekundu!



Hvězdy mají zároveň svoje magnetické pole, které je však o mnoho řádů vyšší, než tady na Zemi a dokáže pak vyloženě vystřelit různé nabité částice do vesmíru.

Celé to pak z venčí působí, jak kdybyste koukali na maják — jednou za čas na vás tyhle částice “posvítí”. Nejednalo se tedy sice o zelené mužíky, kteří s námi chtějí navázat kontakt, přesto byl objev pulzarů revoluční.

Neutronové hvězdy přestaly být teoretickou kuriozitou, staly se z nich reálné, neskutečně fascinující objekty.



Patří k tomu nejdivočejšímu, co ve vesmíru najdete. Proč? Oh boy, držte si klobouky, protože jízda bude divoká.

Jednak si musíme uvědomit, že neutronová hvězda se skládá jen z neutronů. Big deal, řeknete si, co má být?

Podívejte se na všechny věci okolo sebe. Jejich hmotnost je z více jak z 99,9% dána hmotností jádra, protože elektronový obal v porovnání s ním téměř nic neváží.

No a teď si představte objekt, který má průměr takových 20km, ale žádnou část jeho hmoty netvoří elektronové obaly. Všechno jsou to neutrony nahňácané na sebe. Kolik by takový objekt vážil?

Přibližně milion hmotností Země.

Jedná se fakticky o to nejhustější, doslova, co ve vesmíru existuje. Pro angličtináře přikládám skvělé video, kde se například říká, že hmota všech lidí dohromady dá 1cm^3 neutronové hvězdy:

Dobrá, dobrá, ale jak to souvisí s černými děrami?

Díky tomuto objevu se totiž najednou strhla pozornost do fyzikálního odvětví, které se obecně zabývá divnými objekty s obrovským gravitačním polem, tedy i černými dírami.

Černé díry tak začaly být podrobně studovány a nastal opravdový pokrok v chápání.



Ukázalo se, že černá díra může rotovat a může dokonce mít náboj. Moment hybnosti, tedy jak černá díra rotuje, její náboj a hmotnost se ukázaly být jediné vlastnosti, které černá díra může mít.

Čímž se z ní fakticky stává nejjednodušší objekt ve vesmíru, minimálně z hlediska vlastností, které objekt může mít.

Veškerá informace o věcech, které spadly do černé díry, se tak ztrácí, což je mystérium moderní fyziky, protože informace se nemůže jen tak ztratit.

S tímhle faktem, tedy že se ztrácí informace při pádu do černé díry, souvisí horizont událostí. S tím bych ale počkala do příště, protože už tak je vlákno zase hrozně dlouhý a nechci, aby se mi z toho tady stávala šprtačka, má to bejt sranda.

Tak jo, děcka, dneska to teda tady odpískáme a slibuju, že se fakt příště dostaneme k těm vlastnostem a divnostem a vůbec k tomu, na co se asi nejvíc těšíte. Díky za přízeň, užijte si víkend! ❤️