2011. február 26., szombat

fekete lyuk

video

A fekete lyuk olyan égitest, amelynél a szökési sebesség eléri vagy meghaladja a fénysebesség értékét. Az elnevezés alatt nem a szokásos értelemben vett lyukat kell érteni, inkább a világűr egy részét, ami mindent elnyel, és ahonnan semmi nem tud visszatérni.
Létezésüket az általános relativitáselmélet jósolta meg. Fekete lyuk keletkezik akkor, ha egy véges tömeg a gravitációs összeomlásnak nevezett folyamat során egy kritikus értéknél kisebb térfogatba tömörül össze. Ekkor az anyag összehúzódását okozó gravitációs erő minden más anyagi erőnél nagyobb lesz, s az anyag egyetlen pontba húzódik össze. Ebben a pontban bizonyos fizikai mennyiségek (sűrűség, téridő-görbület) végtelenné válnak. A szingularitást körülvevő térrészben a gravitáció olyan erős, hogy onnan sem anyag, sem fény nem szabadulhat ki. Az eseményhorizonton belülre kerülő anyag vagy sugárzás belezuhan a szingularitásba.A fekete lyukak létezése mind elméletileg, mind csillagászati megfigyelésekkel jól alátámasztott. A fekete lyuk sokak szerint új univerzumok vagy dimenziók szülőhelye, az elméletileg lehetséges időutazás eszköze lehet. Mások szerint végtelen energiaforrás, ami mindenhol a galaxisban rendelkezésre áll.
Schwarzschild már 1900-ban benyújtott a német csillagászati társaság felé egy tanulmányt, amiben azt fejtegette, hogy a tér nem közönséges háromdimenziós dobozként viselkedik, hanem a gravitáció által furcsa módon „görbül”. Ha egy csillag a saját gravitációja által egyre összébb húzódik, akkor a szökési sebesség egyre nagyobb lesz, míg eléri a fény sebességét, vagyis az ilyen objektum közeléből a fény sem tud távozni. Mivel a beléjük zuhanó anyag gyakorlatilag elveszíti szerkezetét, a fekete lyukaknak mindössze három, egymástól független tulajdonságuk van: tömegük, forgási sebességük és elektromos töltésük.
A fekete lyuk keletkezéséhez elég nagy tömegű csillag szükséges, hogy még a belőle keletkezett neutroncsillag is összeroppanjon. Ha viszont a csillag tömege túl nagy (20-40 naptömeg feletti), akkor még a szupernóva-robbanás előtt a csillagszéllel annyi anyagot veszít, hogy a maradék tömege nem elég a fekete lyuk létrejöttéhez, így nagyon gyorsan forgó és nagyon erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillagok jönnek létre.
Egyes galaxisok középpontja (a miénk is) tartalmaz nagyon nagy tömegű (több millió naptömegű) szupermasszív fekete lyukat.
A fekete lyuk („black hole”) kifejezést eredetileg John Archibald Wheeler tette ismertté egy 1967-es konferencián.
Stephen Hawking 1974-ben kimutatta, hogy a fekete lyuk környezetében a lyuk tömegének rovására részecskék keletkezhetnek, ezáltal a lyuk tömege csökkenhet, végül a lyuk robbanásszerű hevességgel eltűnik. A fekete lyukba belekerülő anyag és sugárzás viszont a lyuk tömegét növeli. Ez ellensúlyozza az anyagkibocsátást, egészen addig, amíg a világegyetem hőmérséklete a fekete lyuk felszíni hőmérséklete felett van.
A világegyetem tágulása miatt a világegyetem hőmérséklete folyamatosan csökken, nullához konvergál, ami azt jelenti, hogy egy idő után bármely fekete lyuk felszíni hőmérsékleténél alacsonyabb lesz, azaz egy idő után minden fekete lyuk tömege csökkenni kezd, végül teljesen elpárolog. Ha ez megtörténik, többé nincs értelme térről és időről beszélni ahogy a kérdéses fekete lyukról sem.