duminică, 9 martie 2014

Misterele Universului : Gaurile Negre



          Vreme indelungata existenta gaurilor negre a fost destul de controversata. In prezent foarte putine persoane mai contesta existenta acestora.

1. Ce este si cum se formeaza o gaura neagra?

         O gaura neagra este o regiune din spatiu care are o forta gravitationala atat de mare incat nici chiar lumina nu poate scapa din aceasta. Numele de "gaura neagra" a fost dat pentru prima oara de catre fizicianul John Archibald Wheeler, ea fiind numita initial "stea intunecata".
         Astrofizicienii sunt de parere ca o gaura neagra se formeaza atunci cand o stea cu masa de cel putin trei ori mai mare decat cea a Soarelui moare. Atunci cand nucleul unei stele neutronice (stea neutronica = stea foarte densa formata din neutroni) ce contine o cantitate foarte mare de materie astfel incat ea nu mai poate fi sustinuta , steaua se comprima si se prabuseste in...interior. In timp ce densitatea creste, diametrul ei se micsoreaza.


         Forta gravitationala a unui astfel de obiect creste foarte mult iar acest proces devine tot mai lent astfel incat el nu se sfarseste niciodata. Datorita gravitatiei imense, gaura neagra are proprietatea de a atrage materia din jurul sau. Aceasta patrunde in interiorul gaurii negre rotindu-se in forma de spirala.
         Desi nu prezinta dimensiuni apreciabile, o gaura neagra poate absorbi extrem de multa materie pe care o comprima.Exista si gauri negre care nu au o origine stelara.

2. Cum putem observa o gaura neagra?

        Chiar daca ele exista, cel putin pana in prezent, gaurile negre nu au putut fi observate direct. Găurile negre sunt invizibile, deoarece nici chiar lumina nu poate scăpa din capcanele sale gravitaționale. Insa, in apropierea unei gauri negre au loc anumite fenomene care pot fi observate si detectate de pe Pamant si care le dovedesc existenta.
       Atractia gravitationala foarte mare a unei gauri negre comprima materia pe care o atrage. Materia este incalzita la temperaturi atat de mari incat, cu scurt timp inainte de a fi "inghitita" de catre gaura neagra, aceasta va emite raze X ce pot fi detectate.


        Masa foarte mare a gaurii negre face ca lumina ce trece pe langa ea sa fie deviata sub un anumit factor, deviatie ce poate fi observata de pe Pamant.
        Totusi, cercetatorii sustin ca tehnologia cu ajutorul careia vor putea fi "vizualizate" cat de curand gaurile negre ar putea fi perfectata. Primele imagini ale unei gauri negre vor avea se pare o forma de semiluna.


3. Cum arata o gaura neagra?

         Cercetatorii de la "Institutul de Astrofizica din Paris" au reusit, cu ajutorul unui computer performant sa modeleze aspectul unei gauri negre folosindu-se de imagini reale ale astrilor surprinse de mai multe telescoape. Pe aceste imagini, a fost suprapusa aparitia unei gauri negre.


"Aceasta este imaginea pe care a-ti vedea-o daca v-ati indrepta spre o gaura neagra...fiecare stea aflata in jurul gaurii va avea nu una ci doua imagini, cate una de fiecare parte a ei", afirma cercetatorul Alain Riazuelo :


4. Structura unei gauri negre

O gaura neagra este alcatuita din doua componente principale:
- Orizontul evenimentelor;
- Singularitatea.

        Astronomul german Karl Schwarzschild (1873-1916), a prezis existenta "razei Schwarzschild". Suprafata sferica a gaurii negre caracterizata de "raza Schwarzschild" poarta numele de Orizont al evenimentelor.


a). Orizontul evenimentelor:
         Orizontul evenimentelor este o granita invizibila aflata la marginea gaurii negre in interiorul careia campul gravitational este atat de puternic incat nici chiar lumina nu mai poate scapa din interiorul acestei suprafete. Acest lucru face imposibil de vizualizat interiorul unei gauri negre.
         La nivelul acestei suprafete, viteza de evadare a oricarui obiect este egala cu viteza luminii. Totusi, interiorul unei gauri negre se pare ca este destul de...luminos !! Aici materia este supusa atat multiplelor efecte fizice cat si comprimarii.
         Orizontul evenimentelor prezinta niste proprietati geometrice foarte ciudate. Pentru cineva aflat in afara lui, la o distanta apreciabila de gaura neagra, acesta este o suprafata sferica statica. Aceeasi persoana, apropiindu-se de Orizont, va observa ca totusi el are o viteza foarte mare miscandu-se spre exterior.


b). Singularitatea:
         In centrul unei gauri negre se petrece un lucru foarte ciudat. Acolo exista un punct numit singularitate cu un volum ce tinde spre zero dar cu o masa ce tinde spre infinit. In acest punct, legile fizicii newtoniene nu mai pot fi aplicate.Orice corp ceresc captat de forta de atractie a gaurii negre se deplaseaza catre acest centru de gravitatie.


         Datorita efectelor cuantice, gaurile negre emit radiatie termica numita si "radiatie Hawking". Producerea acestui tip de radiatie, micsoreaza masa gaurii negre, proces numit si "evaporare a gaurii negre".

5. Paradoxul gaurilor negre. Ce s-ar intampla cu un astronaut daca s-ar indrepta catre o gaura neagra?

         Apropiindu-se de Orizontul evenimentelor, un astronaut ar observa distorsiuni optice ciudate in jurul gaurii negre. Odata trecut de acest Orizont al evenimentelor el ar fi practic condamnat la un drum fara intoarcere. In apropierea gaurii negre astronautul este " intins" foarte mult. Picioarele acestuia vor fi atrase cu o forta mai mare decat partea superioara a corpului. Aceasta "intindere" va continua pana cand el va fi practic rupt in bucati.


         Exista totusi doua teorii in lumea fizicii cu privire la ce s-ar putea intampla cu astronautul odata patruns in gaura neagra:

- Din punctul de vedere al relativitatii generale, atunci cand acesta ar trece de Orizontul evenimentelor, nu ar observa nimic deosebit, insa...apropiindu-se de singularitate fortele gravitationale l-ar rupe in bucati;

- Din punctul de vedere al fizicii cuantice insa, dupa ce astronautul ar trece de Orizontul evenimentelor acesta ar intalni un..."zid de foc" (firewall). Particulele cu energie foarte inalta pe care le-ar intalni l-ar "praji" inainte ca acesta sa fie "rupt" de fortele gravitationale imense.
Aceste doua teorii contradictorii compun asa-numitul "paradox al gaurii negre".
Chiar daca prin anumite metode, astronautul ar supravietui fortelor gravitationale mari, el nu s-ar mai putea reintoarce, ci isi va continua drumul catre...singularitate.



6. Teorii controversate

a). Gaurile negre - porti catre universuri paralele 

         Fizicianul Nikodem Poplawski (Univ.New Haven) este de parere ca daca noi am cadea intr-o gaura neagra, particulele noastre ar ajunge intr-un univers paralel. "O gaura neagra nu este ceva infinit de dens si de mic, asa cum presupunea Einstein, ci este ceva finit", afirma Poplawski. Teoria fizicianului se bazeaza pe ipoteza ca inainte de Big Bang ar fi existat o "samanta" de materie foarte densa care s-a format in interiorul unei gauri negre.


b). Poate exista viata in gaurile negre?

         Vyacheslav Dokuchaev (Institutul de cercetare nucleara din Moscova) spune ca in interiorul gaurii negre ar putea exista civilizatii extraterestre. El afirma ca intr-o gaura neagra incarcata electric, pot exista regiuni in care fotonii pot supravietui pe orbite stabile. Aceste puncte stabile exista insa, doar dupa depasirea Orizontului evenimentelor.


         Dupa Orizontul evenimentelor se afla un alt "teritoriu" numit "orizont Cauchy" unde timpul si spatiul revin la normal. In aceasta zona, spune Dokuchaev, ar putea exista civilizatii de Nivelul III foarte avansate in comparatie cu omenirea care inca incearca sa atinga Nivelul I pe scara Kardaschev.

c). "Nu exista gauri negre ci...gauri gri"!!

         Dupa parerea fizicianului Stephen Hawking, teoria actuala referitoare la existenta gaurilor negre este gresita. Solutia paradoxului gaurilor negre o reprezinta eliminarea Orizontului evenimentelor. Acesta este practic cel care genereaza paradoxul. Lipsa Orizontului evenimentelor presupune faptul ca aceste gauri negre, asa cum noi le stim, nu exista. Teoria gaurii gri a lui Hawking permite materiei si energiei sa fie retinute in interiorul gaurii o anumita perioada de timp dupa care aceasta este eliberata in spatiu. Asadar,spune Hawking, nu exista gauri negre ci doar...gauri gri in care materia si energia sunt retinute doar o perioada de timp.


d). Gaurile de vierme si gaurile albe:

        Se presupune ca aceste gauri negre ar fi in legatura cu asa-numitele "gauri albe" prin care materia se revarsa inapoi. Diferenta dintre gaurile albe si gaurile negre o reprezinta comportamentul Orizontului evenimentelor. In cazul gaurilor negre acesta atrage materia pe cand in cazul gaurilor albe, el o expulzeaza. 
        De asemenea, o gaura neagra nu ar fi altceva decat o intrare a unei "gauri de vierme". Gaurile de vierme masoara doar...10¯¹³ cm si nu traiesc decat 10¯²º secunde, si au proprietatea de a "leaga" zone îndepărtate ale universului printr-o "scurtătură". Acestea nu sunt stabile in spatio-timp prabusindu-se sub propria greutate.


7. Gauri negre descperite:

 - In ultima perioada au fost descoperite numeroase gauri negre. Astrofizicienii sunt convinsi ca in centrul galaxiei Calea Lactee exista o gaura neagra super-masiva. Cu ajutorul tehnologiei moderne au putut fi urmarite orbitele stelelor care se deplaseaza in jurul acesteia. Aceasta gaura neagra orbiteaza la 3 ani-lumina de Constelatia Sagetatorul. Faptul ca steaua gigantica SDSS J090745,0+24507 paraseste Calea Lactee cu o viteza de doua ori mai mare decat in mod normal, i-a determinat pe cercetatori sa creada ca in centrul galaxiei noastre se afla o gaura neagra super-masiva;
- În Constelatia Ursa Mare este descoperită o gaură neagră gigantică, Q0906+6930;
- Numeroase rapoarte sugereaza observarea de gauri negre microscopice in acceleratoarele de particule;
- Telescopul Hubble descopera grupuri de gauri negre in afara Caii Lactee, M15 si G1.


Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...