Vesmír je pre nás stále veľmi záhadných a najmä tajomným miestom .
Momentálne sme schopní spoznať asi 10% toho, čo sa deje, alebo udialo
vo vesmíre. Ostatných 90% bude pre nás ešte dlhé roky
neodhaliteľným tajomstvom. Veľkou záhadou pre ľudstvo je aj výskyt tzv. čiernych dier .
Čierne diery sú vesmírne telesá s tak silnou
gravitáciou, že zo svojej blízkosti neumožňujú uniknúť ani svetlu. Práve preto je ich pozorovanie veľmi náročné.
Preto sa snáď bude zdať trochu zvláštne, že podľa nových teórií sú nenahraditeľnými silami stvorenia a zostáva nám len prijať skutočnosť, že čierne diery zohrávajú významnú úlohu vo vývoji vesmíru. Sú tou základnou silou vo vývoji a tvarovaní galaxií do ich konečnej podoby a určujú usporiadanie hviezd v nich. Čierne diery sú takmer s istotou produktmi galaxií, v ktorých sa nachádzajú a galaxie výtvormi čiernych dier. Jedno bez druhého nemôže existovať. Čo sú to vlastne čierne diery a ako vznikajú ? Prečo nás čierne diery zaujímajú oveľa viac než iné astrofyzikálne objekty? Môže za to ich psychologická príťažlivosť? Na tieto otázky a aj iné otázky o čiernych dierach sa Vám pokúsim odpovedať prostredníctvom môjho projektu.
„Takže Einstein sa mýlil, keď povedal „Boh nehrá kocky.“ Uvažovanie o čiernych dierach nasvedčuje, že Boh nielenže hrá kocky, ale občas ich hádže aj tam, kde ich nikto nemôže vidieť.“ Stephen Hawking
Čierne diery sa zrodili z rovníc teoretickej fyziky ako hypotetické, virtuálne objekty, ktorých gravitačná sila je taká veľká, že z nich nedokáže uniknúť ani svetlo. Za otcov čiernej diery sa považujú Angličan John Mitchell a Francúz Pierre-Simon Laplace. V roku 1915 Einstein vyvinul teóriu gravitácie nazývanú Všeobecná teória relativity.
Z Einsteinovych rovníc vyplýva, že ak je hmota dostatočne hustá, jej gravitácia dokáže eliminovať všetky ostatné efekty a vytvorí priestor, z ktorého ani hmota ani svetlo nemôžu uniknúť. Predtým ukázal, že gravitácia ovplyvňuje svetlo. O niekoľko mesiacov neskôr Karl Schwarzschild ponúkol riešenie pre gravitačné pole bodovej hmoty, a dokázal, že niečo, čo dnes voláme čiernou dierou, môže skutočne teoreticky existovať.
Schwarzschildov polomer je dnes známy ako polomer nerotujúcej čiernej diery, ale v tom čase nebol dobre pochopený. Sám Schwarzschild ho nepovažoval za fyzikálny. Záujem o čierne diery znovu vzplanul v roku 1967 s pokrokom v oblasti teórie a pokusov. Stephen Hawking dokázal, že čierne diery sú všeobecnou vlastnosťou Einsteinovej teórie gravitácie a nie je možné sa im vyhnúť pri kolabovaní niektorých objektov. Krátko nato teoretický fyzik John Wheeler zaviedol výraz čierna diera. Dovtedy bol príležitostne použitý termín čierna hviezda. Termín sa objavil v prvých častiach seriálu Star Trek a príležitostne sa používal po roku 1967, najmä preto, že niektorí ľudia považovali termín „čierna diera“ za obscénny po preložení napríklad do francúzštiny alebo ruštiny.
Čierna diera je koncentráciou hmoty s takou
veľkosťou, že jej gravitačná sila zabraňuje úniku akýchkoľvek častíc s výnimkou efektu nazývaného kvantové tunelovanie. Gravitačné
pole je také silné, že úniková rýchlosť z blízkych bodov presahuje rýchlosť svetla. Z toho vyplýva, že nič, dokonca ani svetlo, nemôže
uniknúť gravitácii čiernej diery, preto sa nazýva „čierna“.
Nijaký iný objekt vo vesmíre nevyvoláva vo verejnosti toľko
nedorozumení ako čierne diery.
Najčastejšie nezmysly, ktoré sa bežne šíria: „Čierne diery sú vysávačmi vesmíru.“ alebo: „Čierne diery zničia a pohltia všetko.“ Pojem čierna diera sa stal zaužívaným, aj keď teória nespomína žiadnu „dieru“ v normálnom slova zmysle, ale oblasť vesmíru, z ktorej nič neunikne. Pokiaľ sa v blízkosti čiernej diery nachádza nejaká hviezda, čierna diera z nej začne posupne vysávať materiál. Vzniká tak obrovský disk rotujúceho plynu okolo stredu.
Ak sa všetka hmota hviezdy odčerpá, zanikne postupne aj tento
viditeľný prejav prítomnosti čiernej diery.
Existenciu čiernych dier predpokladá všeobecná teória relativity . Podľa klasickej
všeobecnej relativity, žiadna hmota ani informácia nemôže prúdiť z vnútra čiernej diery k vonkajšiemu pozorovateľovi.
Napríklad nie je možné dostať von žiadnu z jej častí, ani odrazené svetlo od zdroja podobného fotografickému blesku, alebo získať akúkoľvek informáciu o látke, ktorá vstúpila do čiernej diery. Existencia čiernych dier vo vesmíre je dobre podložená astronomickými pozorovaniami, hlavne zo štúdia supernov a röntgenového žiarenia z aktívneho galaktického jadra.
Astronómovia sú ako archeológovia – väčšinu svojho života nazerajú do minulosti. Fotóny k nim letia časom a priestorom prinášajú informácie o udalostiach, z ktorých mnohé sa odohrali ešte skôr, než vznikla Zem. Hľadajú odpoveď na otázku, čo bolo skôr – galaxia, alebo čierna diera? Teória zahŕňajúca možnosť spoluvývoja pripúšťa obe možnosti. Galaxia sa môže formovať okolo rastúcej čiernej diery.
Bádatelia sa touto myšlienkou vážne začali zaoberať v polovici 90. rokov 20. storočia, keď objavili náznaky, že existencia značne veľkej čiernej diery v strede galaxie mala vplyv na jej tvar. Zdá sa, že iba v galaxiách so sférickými, vypuklými hviezdnymi komponentmi sa nachádzajú supermasívne čierne diery.
Jednou z takýchto galaxií je i naša Mliečna dráha. Ak by sme si ju predstavili "z profilu" javila by sa nám ako stereotypne zobrazovaný lietajúci tanier mimozemšťanov s trošku pretiahnutejším a plochejším diskom. Začalo teda pátranie po čiernych dierach. Astronómovia z Texaskej univerzity podali dôkazy o existencii 10 obrovských čiernych dier, ktorých hmotnosť súvisí s galaktickými "vypuklinami" okolo nich.
Ďalšie výskumy ukázali, že v mnohých menších galaxiách sa nenachádzajú skupiny hviezd vypuklého tvaru, čo pravdepodobne potvrdzuje, že v nich nie sú čierne diery väčšieho významu. Existuje veľa variácií základnej teórie o spolu vývoji. Každá z nich sa pokúša vysvetliť jeden dráždivý fakt: V okamihu v časovom rozmedzí od 300 do 800 miliónov rokov po Veľkom Tresku sa zrodili prvé čierne diery a každá z nich nahltala hmotu rovnajúcej sa miliarde Sĺnk, ba i viac. Ako sa to stalo? Vznikali zlučovaním dier menších pritiahnutých k sebe a do seba vzájomnou príťažlivosťou? Pažravo hltali každý kúsok hmoty, milióny hviezd, celé slnečné sústavy až narástli natoľko, že sa obklopili celou galaxiou ?
Jednou z najdebatovanejších otázok je, či čierne diery
rástli postupne, a či ich "spolupráca" pri tvorbe galaxií prebiehala od samotného začiatku, alebo odštartovala až keď nazhromaždili určité
množstvo hmoty.
Tiež sa nevie, či čierne diery môžu vznikať aj vo veľmi malých galaxiách a či je nejaké spojenie medzi "malými"
dierami ako konečnými bodmi evolúcie veľkých hviezd a dierami v centrách galaxií, ktorých hmotnosť je väčšia ako miliónov
Sĺnk.
Desať rokov po vytvorení Špeciálnej Teórie Relativity publikoval
Einstein Všeobecnú Teóriu Relativity , ktorá sa pokladá za jednu z najvýznamnejších fyzikálnych teórií. Zaoberá sa aj javmi v
neinerciálnych sústavách.
Jej základom je tzv. princíp ekvivalencie, ktorý hovorí, že v lokálnych oblastiach časopriestoru sa nedá
odlíšiť pôsobenie gravitačného poľa od zrýchleného pohybu sústavy. Keď ste vo výťahu, ktorý zrýchleným pohybom ide nahor, cítite, ako
vás nejaká sila tlačí k podlahe.
Vďaka tomu, že nevnímate iba lokálnu oblasť kabínky, ale aj to, že ste vo výťahu, ktorý vzhľadom na zemský povrch stúpa nahor, môžete povedať, že ide o zotrvačnú silu, charakteristickú pre všetky neinerciálne sústavy. Keby ste však boli uzavretí v podobnej kabínke bez okien v beztiažovom stave a zrazu by vás nejaká sila pritlačila k podlahe, pôvod tejto sily by ste už nevedeli určiť. Je možné, že ktosi začal kabínkou zrýchlene pohybovať v priestore v smere opačnom ako je smer sily, ktorá vás tlačí k podlahe. Ale práve tak je možné, že s kabínkou stojíte na povrchu nejakej planéty, čiže v gravitačnom poli.
Einstein zaviedol nový spôsob nazerania na priestor a čas a oboje zlúčil do štvorrozmernej sústavy nazývanej časopriestor . Podľa jeho teórie je gravitačné pole zakrivením tohto časopriestoru. Zakrivené dráhy telies pohybujúcich sa v gravitačnom poli teória relativity vysvetľuje práve zakrivením časopriestoru .
Všeobecná Teória Relativity má pre súčasnú astrofyziku i kozmológiu veľký význam, pretože pomáha modelovať
vesmír vo veľkých rozmeroch.
Vyplýva z nej tiež teória gravitačného kolapsu v záverečnom štádiu života veľmi hmotných hviezd.
Teória čiernych dier sa teší v súčasnosti veľkej popularite a zrejme už nie sú žiadne pochybnosti o ich existencii. Takmer všetky javy
vyplývajúce z teórie relativity boli experimentálne dokázané.
„Muž sedí s krásnym dievčaťom hodinu, ale zdá sa to menej ako
minútu. Ale povedzte tomu istému mužovi, aby sedel na horúcich kachliach minútu, je to dlhšie ako hodina. To je relativita . “
Albert
Einstein
Zdanlivý guľovitý povrch ohraničujúci hmotu čiernej diery a hranica medzi čiernou dierou a zvyškom vesmíru sa označuje ako horizont udalostí (obr.č.1).Hranica udalostí je podstate hypotetická šupka v istej vzdialenosti od centra čiernej diery. Táto vzdialenosť je tým väčšia, čím väčšia je hmotnosť čiernej diery. Táto hranica je virtuálna, netvorí ju nijaká hmota. Čokoľvek čierna diera nasaje pod horizont udalostí, nadobro zmizne z vonkajšieho vesmíru.
Ak hmota, z ktorej
čierna diera vznikla, nerotovala, jej hmotnosť sa skoncentruje v strede objektu. Ak rotovala, čo je oveľa pravdepodobnejšie, potom by mala
vytvoriť prstenec pod horizontom udalostí. Na úrovni horizontu udalostí je úniková rýchlosť (najnižšia možná rýchlosť, pri ktorej teleso
môže definitívne opustiť sféru gravitačného vplyvu planéty) rovná rýchlosti svetla .Neobvykle silné gravitačné pole bráni všetkému čo
sa nachádza vnútri horizontu udalostí uniknúť cez neho. Častice nachádzajúce sa v tejto oblasti sa síce môžu prepadnúť cez horizont
udalostí , nikdy však neuniknú.
Predpokladá sa , že čierne diery nemajú žiadne pozorovateľné vlastnosti, ktoré by boli použiteľné na
objasnenie ich výzoru vo vnútri.
Všeobecná teória relativity predpovedá, že v strede čiernej diery, za horizontom udalostí, existuje singularita, miesto, kde je zakrivenie časopriestoru nekonečné a gravitačné sily sú nekonečne veľké. Časopriestor za horizontom udalostí je špecifický v tom, že singularita je v každej z pozorovateľových budúcností, a teda, že všetky častice vnútri horizontu udalostí sa pohybujú neúprosne v smere k nej. Vo všeobecnej teórii relativity neexistujú holé singularity: všetky singularity sú schované za horizontom udalostí a nemôžu byť skúmané.
Einsteinova Všeobecná Teória Relativity predpokladá nielen to, že čierne diery môžu existovať, ale v skutočnosti priamo predpovedajú, že sú vytvárané prirodzene, kedykoľvek sa dostatočné množstvo hmoty zhustí v danom priestore vo vesmíre, vďaka procesu nazývanému gravitačné zrútenie (gravitačný kolaps). Gravitačný kolaps je proces, pri ktorom sa teleso pôsobením gravitačnej sily nekontrolovane zrúti samo do seba, do singularity.
Tento proces nastáva, keď všetky ostatné sily v telese pôsobiace proti tlaku gravitácie nestačia na zachovanie gravitačnej rovnováhy telesa. Keď do budúcej čiernej diery pribúda hmota, jej gravitácia sa zvyšuje – alebo, v jazyku relativity – zakrivenie priestoru v okolí sa zväčšuje. Ak úniková rýchlosť v nejakej vzdialenosti od stredu dosiahne rýchlosť svetla, vytvorí sa horizont udalostí vnútri ktorého musí hmota nevyhnutne prepadávať do jedného bodu vytvárajúc tak singularitu.
Kvantitatívna analýza tejto myšlienky viedla k predpovedi, že hviezda okolo trojnásobku hmotnosti Slnka na konci svojho vývoja (zvyčajne ako neutrónová hviezda), sa takmer nevyhnutne zmrští na kritickú veľkosť potrebnú na naštartovanie gravitačného zrútenia. Keď tento proces začne, nie je možné ho zastaviť žiadnou fyzikálnou silou a vytvorí sa čierna diera. Kolaps hviezdy vytvorí čiernu dieru aspoň trikrát hmotnejšiu než Slnko.
Čierne diery menšie než tento limit môžu byť vytvorené iba vtedy, ak je
ich hmota pod dostatočným tlakom z nejakého zdroja iného ako vlastná gravitácia.
Predpokladá sa, že obrovské tlaky potrebné pre takého
zrútenie existovali vo veľmi raných štádiách vývoja vesmíru a možno pomáhali vytvoriť prvotné čierne diery, ktoré by mohli mať
hmotnosti menšie ako Slnko.
Momentálne vedci rozlišujú dva základné typy čiernych dier . Sú to stelárne a supermasívne čierne diery .
Stelárne čierne diery majú hmotnosť typickej hviezdy, čo možno prirovnať k štvor až pätnásťnásobku nášho Slnka, naopak supermasívne čierne diery majú podľa odhadov hmotnosť až jedného percenta klasickej galaxie. Stelárne čierne diery sú pozostatkami masívnych mŕtvych hviezd, ktoré implodovali. Jedna z najbližších, o ktorých sa vie sa nachádza v binárnom systéme zvanom Cygnus X-1 (obr.č.2) , objavená bola v roku 1971. Odhaduje sa, že dokonca aj naša vlastná galaxia obsahuje milióny podobných stelárnych čiernych dier.
Supermasívna čierna diera (obr.č.3) je čierna diera, ktorej hmota je v rozmedzí miliónov alebo miliárd hmotností Slnka. Spomenutá čierna diera má niektoré zaujímavé vlastnosti, ktorými sa líši od svojej menej hmotnej sesternice:
– Priemerná hustota supermasívnej čiernej diery môže byť veľmi nízka, v skutočnosti môže byť nižšia ako hustota vody. Je tomu tak, pretože polomer čiernej diery sa so zväčšujúcou hmotnosťou lineárne predlžuje. Následne, hustota sa so štvorcom hmotnosti zmenšuje.
– Slapové sily v blízkosti horizontu udalostí sú podstatne slabšie. Pretože je stredová singularita veľmi ďaleko od horizontu, hypotetický astronaut, ktorý by cestoval smerom do stredu čiernej diery by nepociťoval významnú slapovú silu, až pokým by sa nedostal do čiernej diery veľmi hlboko.
Supermasívne čierne diery môžu vzniknúť len dvomi spôsobmi: pomalým prírastkom hmoty (začínajúc z hviezdnej veľkosti) alebo nepriamo pôsobením vonkajšieho tlaku v prvých momentoch Veľkého tresku.
4.3 Ostatné čierne diery
Odborníci predpokladajú, že okrem týchto dvoch základných typov čiernych dier existujú pravdepodobne aj mini čierne diery (obr.č.6) , doteraz však žiadna takáto nebola objavená, a niektoré teórie pracujú aj s predpokladom, že existujú tzv. stredne veľké čierne diery, teda objekty veľkosťou zapadajúce medzi stelárne a supermasívne čierne diery. Medzi zaujímavé predpoklady, ktoré potvrdí či vyvráti len budúcnosť patria aj tzv. biele diery, ktoré by mali byť opak čiernych dier a ktoré by mali hmotu a energiu do vesmíru na rozdiel od čiernych dier chŕliť.
Astronómovia študujúci supermasívne a stelárne čierne diery odhalili jav, pomocou ktorého dokážu určiť, či čierna diera rotuje.Z analýzy nameraných údajov z družíc Chandra a XMM-Newton vyplynulo, že emisie atómov železa v oblakoch plynu rotujúceho okolo čiernej diery môžu indikovať jej rotáciu. Stelárne čierne diery boli kedysi hviezdami, ktoré v konečnom štádiu ich vývoja gravitačne skolabovali, pretože ich hmotnosť presahovala viac ako dvadsaťnásobok hmotnosti Slnka.
Supermasívne čierne diery môžu mať hmotnosť až niekoľkých miliárd Sĺnk. Podľa vedcov z výskumného tímu družice Chandra atómy železa vyžarujú charakteristické röntgenové žiarenie pri ekrécii plynu čiernou dierou. Energia emitovaného žiarenia sa môže znížiť pod vplyvom silného gravitačného poľa. Čím bližšie je atóm k čiernej diere, tým nižšia sa nám javí energia vyžiarených röntgenových fotónov. Dráhy atómov v ekrečnom disku (teda aj atómov železa) závisia od zakrivenia priestoru v ich okolí. Rotujúce čierne diery svojou rotáciou „naťahujú“ okolitý priestor, a tým umožňujú obeh plynu po bližších dráhach ako pri nerotujúcich čiernych dierach.
Napríklad nedávne pozorovania röntgenového zdroja Cygnus X-1 (prvá objavená čierna diera) družicou Chandra zaznamenali emisie atómov železa, pri ktorých sa zdalo, že ich gravitácia čiernej diery vôbec neovplyvňuje. Ukazuje sa, že vyžaruje zo vzdialenosti nie väčšej ako 160 km od zdroja Cygnus X-1. Medzitým družica XMM- Newton pozorovala čiernu dieru XTE J1650-500 stelárneho pôvodu. Analýzou údajov sa zistilo, že vyžaruje fotóny s ešte nižšou energiou zo vzdialenosti 30 km nad horizontom udalostí. V prípade tejto čiernej diery to mohol byť dôkaz jej rotácie.
„Objav podobnosti medzi supermasivnými a stelarnými čiernymi dierami je skutočným prelomom v ich výskume,“ povedal Jon Miller z Harvard-Smithsonianského centra pre astrofyziku v Cambridge (Massachusetts). „Nakoľko sú stelárne čierne diery omnoho menšie ako supermasívne, všetky procesy v nich prebiehajú miliónkrát rýchlejšie. Preto ich môžeme využiť na testovanie teórii o vplyve čiernych dier na priestor a hmotu v ich bezprostrednom okolí.“
Kerrova čierna diera alebo rotujúca čierna diera je čierna diera, ktorá rotuje. Má ergosféru. Pomenovaná je je podľa Roya Kerra, ktorý matematicky popísal jej vlastnosti. Ak pôvodná hviezda pomaly rotovala, pri zmršťovaní sa rotácia postupne zrýchľuje, podobne ako krasokorčuliar pri piruete. Po kolapse hviezdy do čiernej diery, táto môže rotovať až niekoľko tisíckrát za sekundu.Rotujúca čierna diera spôsobuje zložitejšiu štruktúru priestoročasu vo svojom okolí, ako nerotujúca.
Jej horizont udalostí je menší a nie je totožný s medzou nekonečne veľkého červeného posunu. Oblasť medzi týmito dvoma medzami je ergosféra, z ktorej sa Penrosovým procesom kinetická energia čiernej diery postupne uvoľňuje do okolitého priestoru. Po istom čase sa preto rotácia čiernej diery zastaví. Dovtedy sa však môže z rotujúcej čiernej diery uvoľniť také množstvo energie, ktoré zodpovedá až 29 % pôvodnej hmotnosti čiernej diery. Úbytok hmotnosti však môže spôsobiť, že čierna diera prestane byť čiernou dierou a exploduje.
V roku 1971 jeden z najvýznamnejších svetových teoretických fyzikov Stephen Hawking (obr.č.4) dokázal, že sa celková plocha horizontu udalostí akejkoľvek skupiny čiernych dier nikdy nezmenší. V roku 1975 aplikoval teóriu kvantového poľa na zakrivený časopriestor okolo horizontu udalostí a objavil, že čierne diery môžu vyžarovať tepelné žiarenie (obr.č.5) , známe aj ako Hawkingovo žiarenie.
Spomínané žiarenie vzniká hneď za horizontom udalostí a v súčasnom pojatí nenesie žiadnu informáciu o vnútri čiernej diery, pretože je tepelné. To však znamená, že čierne diery nie sú úplne čierne a dôsledkom je pomalé vyparovanie hmoty čiernej diery. I keď sú tieto efekty zanedbateľné pre astronomické čierne diery, sú významné pre hypotetické miniatúrne čierne diery, kde dominujú účinky kvantovej mechaniky.
Ako máme chápať vznik vyžarovaných častíc? Z kvantovej teórie plynie, že častice nepochádzajú z vnútra čiernej diery, ale z "prázdneho" priestoru tesne nad horizontom udalostí. Tento "prázdny" priestor, ale nie je prázdny, lebo ak by bol, znamenalo by to, že sa všetky polia (gravitačné, elektrické) rovnajú nule. Z princípu neurčitosti vyplýva existencia istých kvantových fluktuácií veľkosti poľa.
Tieto fluktuácie si môžeme predstaviť ako páry častíc svetla alebo gravitácie, ktoré v istom okamihu súčasne vznikajú, vzďaľujú sa od seba, potom sa opäť približujú a navzájom anihilujú (anihilácia alebo je proces vo fyzike elementárnych častíc, ktorý môže nastať, keď sa stretne častica so svojou antičasticou. Pôvodné častice zanikajú a ich hmota sa premení na nejakú formu energie) .
Tieto častice sa nazývajú virtuálne častice – na rozdiel od reálnych častíc ich nemôžeme pozorovať pomocou časticového detektora. Môžeme ich prejavy merať nepriamo a ich existencia bola potvrdená malým posunom v spektre svetla vyžarovaného vodíkovými atómami. V poli čiernej diery môže jedna častica z virtuálneho páru spadnúť do čiernej diery a druhá ju môže nasledovať, alebo vyletí do nekonečne a my ju spozorujeme ako žiarenie čiernej diery. V súčasnosti sa predpokladá, že malé čierne diery sa rýchlo vyparujú a nakoniec môžu zmiznúť pri výbuchu žiarenia. Z toho dôvodu ma každá čierna diera, ktorá nemôže pohlcovať hmotu, konečnú dĺžku života priamo úmernú jej veľkosti.
Problémy čiernej diery sa začínajú už s ich menom. Po prvé: čierne diery nemusia byť ani čierne, a už vôbec nie diery. Prídavné meno „čierny“ sugeruje absolútnu neprítomnosť farby, lenže v prípade čiernej diery to znamená absenciu vyžarovaného svetla či iných emisií. Veľké čierne diery sú v tomto zmysle naozaj veľmi čierne. Menšie čierne diery však energiu vyžarovať môžu.
Hawking už v roku 1974 navrhol mechanizmus, pomocou ktorého by čierne diery mohli transformovať svoju hmotu na žiarenie a častice, ktoré by dokázali uniknúť z čiernej pasce. Takéto čierne diery by už neboli celkom čierne. Hawkingov proces „vyparovania“ čiernych dier funguje takto: vo vesmíre sa odjakživa a na každom mieste spontánne tvoria páry častíc. Tieto častice sa navzájom po uplynutí 10 až 23 sekúnd anihilujú, takže ich krátka prítomnosť nenarušuje nijaký zákon fyziky.
Napríklad aj vo vnútre našich tiel doslova kypí pena týchto „virtuálnych“ častíc. O existencii týchto častíc vieme preto, lebo boli pozorované vo vysoko energetických urýchľovačoch. Ak rýchlo pohybujúca sa reálna častica koliduje s párom virtuálnym častíc skôr, ako sa stihnú vzájomne anihilovať, oddelí ich a uvedie do sveta reálnych častíc. Vzdialený pozorovateľ môže teda detegovať emisie hmoty i elektromagnetického žiarenia, ktoré vznikajú nad horizontom udalostí.
Z toho vyplýva , že nie všetky čierne diery sú naozaj čierne. Keď sa čierna diera zmenšuje, scvrkáva sa aj jej horizont udalostí. Približuje sa k jej centru. Z rovníc vyplýva, že hodnota vyparovania sa zväčšuje, keď sa hmotnosť čiernej diery zmenšuje. Každá čierna diera teda napokon zmizne. Ostane po nej iba záblesk Hawkingovej radiácie.
Čierne diery nevidíme, pretože svetlo z nich neuniká. Ako teda vieme, že naozaj existujú? Pretože vidíme, ako pôsobia na hmotu v okolí: na gigantické oblaky plynu a hviezdy. Gravitačný rukopis čiernej diery si nemôžeme pomýliť s nijakým iným telesom.
Astronómom sa pomocou Hubblovho teleskopu a ďalších výkonných prístrojov podarilo počas uplynulých dvadsiatich rokov identifikovať veľké množstvo čiernych dier, pričom ich počet z roka na rok narastá. Niektoré z nich vznikli po kolapse masívnych hviezd, ktoré mali prinajmenšom 8-násobnú hmotnosť Slnka.Väčšina však vznikla už krátko po Veľkom tresku , po kolapse gigantických oblakov plynu. Okolo týchto čiernych dier sa začali formovať galaxie.
V roku 1997 astronómovia na základe napozorovaných údajov dospeli k záveru, že supermasívne čierne diery tvoria jadro väčšiny z miliárd galaxií. Teória sa potvrdila: v posledných rokoch boli objavené supermasívne čierne diery v mnohých galaxiách. Sú to s odstupom najhmotnejšie telesá vo vesmíre, niekoľkomilión – až niekoľkomiliárdkrát väčšie ako naše Slnko. Čierne diery, ktoré vznikli po kolapse masívnych hviezd, majú hmotnosť 3 až 50-krát väčšiu ako Slnko.
Steven Hawking navrhol aj tretí,
doteraz neobjavený typ čiernej diery. Tieto mini čierne diery sa teoreticky mohli sformovať na začiatku času, keď sa z Big Bangu (Veľkom
tresku) zrodil vesmír plný malých, ale superkomprimovaných balíkov hmoty. Slovo malý je relatívne: miničierne diery mali podľa Hawkinga
hmotnosť od 1 gramu až po hmotnosť veľkej planéty.
Vedci začali skutočnú podstatu čiernych dier chápať až po roku 1960. Čierne diery
sa stali, aj vďaka astrofyzikom, obľúbenou témou literatúry sci-fi, prostredníctvom ktorej si verejnosť osvojila viaceré skreslené predstavy.
Mnohí ľudia si myslia, že nenásytné čierne diery pohltia časom všetku hmotu vesmíru a jedného dňa deštruujú a pohltia aj našu
Zem.
Čo vlastne vie bežný človek o čiernych dierach? Asi niečo v tom zmysle, že majú strašne silnú gravitáciu, ktorá všetko pritiahne a pohltí. Alebo, že čo do nich raz spadne, sa už nikdy nedostane späť. Na prvý pohľad vyzerajú tieto dve charakteristiky takmer rovnako, ale v skutočnosti je medzi nimi drobný rozdiel – tá prvá nie je pravdivá, zatiaľ čo tá druhá je výstižným vyjadrením jednej z mnohých vlastností čiernej diery.
Čierne diery teda nie sú až tak strašne silné, ako si to väčšina ľudí predstavuje. Určite nepritiahnu do seba všetko, čo sa ocitne v ich okolí. Inými slovami, bežné predstavy o ich gravitačnej príťažlivosti sú prehnané. A asi nebudem ďaleko od pravdy, ak poviem, že práve týmto prehnaným predstavám o gravitačnej príťažlivosti vďačia čierne diery za svoju psychologickú príťažlivosť. Dúfam , že sa mi podarilo prostredníctvom môjho projektu povedať aspoň základné veci o čiernych dierach , a obohatiť vaše vedomosti o vesmíre.