3. Parametry černé díry
Jakým způsobem můžeme černou díru popsat? A jak je velká?
Úvod tématu
2. O světle a černých dírách
4. Vznik a výskyt černých děr
Horizont událostí
Vraťme se zpět k únikové rychlosti. Pokud do vztahu pro výpočet únikové rychlosti z první kapitoly dosadíme za únikovou rychlost rychlost světla značenou c, pak vzdálenost od středu objektu r bude odpovídat místu, kde je úniková rychlost rovna přesně rychlosti světla (tedy nejvyšší možné rychlosti). Ve větší vzdálenosti by byla úniková rychlost menší než c a v menší vzdálenosti by byla větší než c. Toto speciální místo, kde je úniková rychlost rovna rychlosti světla, je možno označit za hranici černé díry, který se nazývá horizont událostí. Popsaný vztah bude vypadat následovně:
„Horizont událostí a jevy, které se v jeho blízkosti dějí, jsou pro fyziky extrémně zajímavé a stále se intenzivně zkoumají.“
Zvláštnosti černých děr
Černé díry jsou tak hmotné objekty, že výrazně zakřivují samotný časoprostor a v jejich okolí se dějí zvláštní věci. Možná už jsi slyšel(a), že kdybys padal(a) do černé díry nohama napřed bude na tvé nohy působit větší gravitační síla než na hlavu a byl(a) bys natažen(a) (špagetifikován(a)). Nebo že objekt padající do černé díry bys nikdy neviděl(a) spadnout, jen by se z pohledu smrtelníka zastavil a ztmavnul. Nebo že pohybuješ-li se blízko černé díry, čas ti začne plynout pomaleji - na toto téma bylo natočeno dokonce i pár filmů - možná jsi viděl(a) film Interstellar?
Zjisti více: Špagetifikace hvězd
I když to zní exoticky, pohlcování špagetifikovaných hvězd opravdu pozorujeme, přečti si o pozorování jedné konkrétní špagetifikace.
Velikost černé díry
Pomocí několika jednoduchých úprav naší rovnice můžeme vyjádřit poloměr horizontu událostí černé díry na levou stranu rovnice. Rovnici stačí umocnit na druhou, vynásobit r a vydělit c2. Výsledný tvar dostaneme jako:
Jak velká černá díra by vznikla ze Slunce, Země či Měsíce?
Nyní si můžeš zase vzít kalkulačku a spočítat, jak velká černá díra by vznikla z hmotnosti Slunce, Země nebo Měsíce. Níže k sobě následně přiřaď odpovídající možnosti a zkontroluj si, jestli jsi počítal(a) správně.
Hodnoty, které potřebuješ vědět:
rychlost světla je 299 792 458 m/s, ale pro zjednodušení výpočtu můžeme počítat s 300 000 000 m/s
gravitační konstanta je stále stejná: G= 6,67 × 10-11 m3 kg-1 s-2
hmotnost Slunce je 1,99 × 1030 kg
hmotnost Země je 5,97 × 1024 kg
hmotnost Měsíce je 7,34 × 1022 kg
Abychom tedy ze Země udělali černou díru, bylo by potřeba její hmotu natěsnat do kuličky s poloměrem menším než jeden centimetr. To je dost náročný úkol vyžadující obrovské množství energie a asi se teď ptáš, jak v přírodě k takovému kolapsu vůbec může někdy dojít. Dobrá otázka! O tom si teď více povíme v další kapitole.