Crne rupe: što su i kako nastaju

Crnu rupu ne možete vidjeti, ni golim okom ni najvećim teleskopom, jer iz nje ne izlazi svjetlost. Ipak, možete točno znati gdje se na nebu nalazi. Iz Hrvatske se ljeti iznad glave nalazi Labud, u kojem je 1970-ih pronađena prva crna rupa, a nisko na jugu Strijelac, iza čijih se oblaka zvijezda skriva divovska crna rupa u središtu naše galaksije. U ovom članku saznajte ukratko što su crne rupe i kako nastaju, a zatim kamo uperiti pogled i dalekozor kad ih tražite na nebu.

Što je crna rupa?

Svako tijelo ima brzinu oslobađanja, brzinu potrebnu da se pobjegne od njegove gravitacije. Za Zemlju je to 11,2 kilometra u sekundi. Kad bi se masa tijela stisnula u dovoljno mali prostor, brzina oslobađanja premašila bi brzinu svjetlosti. Tada nastaje crna rupa. Granica iza koje nema povratka zove se obzor događaja. Da bi postalo crna rupa, Sunce bi se moralo stisnuti u kuglu promjera oko šest kilometara, a Zemlja u kuglicu promjera manje od dva centimetra, veličine klikera.

Zvjezdane crne rupe nastaju na kraju života zvijezda mnogo masivnijih od Sunca. Kad im ponestane goriva, jezgra se uruši pod vlastitom težinom, a vanjski slojevi često eksplodiraju kao supernova. Ako je ostatak manji od otprilike tri Sunčeve mase, nastaje neutronska zvijezda, a ako je veći, crna rupa. Kako crna rupa iskrivljuje prostor i vrijeme i što se događa na obzoru događaja, detaljno objašnjava članak Što je crna rupa na Znanost.hr.

Naše Sunce nikad neće postati crna rupa. Premalo je masivno, pa će završiti kao bijeli patuljak.

Kako znamo da crne rupe postoje, ako ih ne vidimo?

Crne rupe otkrivamo po tome kako djeluju na okolinu:

• Po zvijezdama koje kruže oko njih. Ako sjajna zvijezda kruži oko nevidljivog pratioca od deset Sunčevih masa, taj pratilac ne može biti obična zvijezda.
• Po rendgenskom zračenju. Plin koji pada prema crnoj rupi skuplja se u disk i zagrijava na milijune stupnjeva, pa snažno zrači u rendgenskom području.
• Po gravitacijskim valovima. Detektori LIGO i Virgo od 2015. bilježe titraje prostora koje proizvode crne rupe kad se stapaju jedna s drugom.
• Po sjeni. Mreža radioteleskopa Event Horizon Telescope, velika koliko i Zemlja, snimila je svijetli prsten plina oko tamne sjene crne rupe.

Gdje su crne rupe na nebu nad Hrvatskom

Ni jednu od njih nećete vidjeti, ali s pomoću karte i dalekozora možete pogledati točno u njihovom smjeru, a u nekim slučajevima i zvijezdu koja kruži oko crne rupe.

Cygnus X-1 u Labudu

Prva crna rupa u koju su astronomi postali sigurni, početkom 1970-ih. Udaljena je oko 7200 svjetlosnih godina i ima oko 21 Sunčevu masu. Oko nje kruži plavi superdiv HDE 226868, zvijezda devete magnitude, koja se vidi dalekozorom, manje od pola stupnja od zvijezde Eta Labuda, na „vratu” labuda između Albirea i Sadra. Labud je ljeti i u ranu jesen navečer gotovo iznad glave, pa je to najlakša crna rupa za „posjet” iz Hrvatske. Dok gledate tu zvijezdu, gledate sustav u kojem crna rupa svakih 5,6 dana obiđe svoju pratilicu.

Strijelac A* u središtu Mliječnog puta

U smjeru zviježđa Strijelca, malo iznad „izljeva” zvijezda koje čine oblik čajnika, nalazi se središte naše galaksije i u njemu crna rupa od oko četiri milijuna Sunčevih masa. Udaljena je oko 26 000 svjetlosnih godina, a skrivaju je oblaci prašine, pa je proučavamo infracrvenim i radijskim teleskopima. Iz Hrvatske je ljeti nisko na jugu, iz Zagreba oko 15°, a iz Dubrovnika oko 18° iznad obzora u trenutku kad je najviša. Kada i gdje gledati taj dio neba, objašnjava članak Mliječni put.

M87 u Djevici

Divovska eliptična galaksija udaljena 55 milijuna svjetlosnih godina, čija je crna rupa, 6,5 milijardi puta masivnija od Sunca, 2019. postala prva snimljena crna rupa. Galaksija M87 vidi se u proljetnim noćima kao mala okrugla mrlja i u teleskopu od 100 do 150 mm, u bogatom polju galaksija između Denebole u Lavu i Vindemiatrix u Djevici. Svjetlost koju tada vidite krenula je prema Zemlji desetak milijuna godina nakon izumiranja dinosaura.

Gaia BH1 i Gaia BH3

Europski satelit Gaia, mjereći male pomake zvijezda, pronašao je i „uspavane” crne rupe, koje ne gutaju plin pa ne zrače. Gaia BH1 u Zmijonoscu, udaljena oko 1560 svjetlosnih godina, najbliža je poznata crna rupa. Gaia BH3 u Orlu ima oko 33 Sunčeve mase i najmasivnija je poznata zvjezdana crna rupa u našoj galaksiji. Zvijezde koje kruže oko njih preslabe su za dalekozor, ali oba zviježđa ljeti su visoko na južnom nebu.

Što bi se dogodilo da padnete u crnu rupu?

Kod male crne rupe gravitacija se toliko brzo mijenja s udaljenošću da bi vas, ako padate nogama naprijed, noge vukle mnogo jače od glave. Bili biste razvučeni kao špageti, a astronomi to doista zovu špagetifikacija. Kod supermasivne crne rupe razlika je manja, pa biste obzor događaja prešli ne primijetivši ništa posebno, ali iza njega više ne biste mogli poslati nikakvu poruku. Promatraču izdaleka činilo bi se da usporavate i crvenite i da nikad ne prijeđete granicu.

Česta pitanja

Može li crna rupa progutati Zemlju?

Ne. Najbliža poznata crna rupa udaljena je oko 1560 svjetlosnih godina, a crne rupe ne „usisavaju” sve oko sebe. Izdaleka djeluju gravitacijom kao i zvijezda iste mase. Kad bi se Sunce pretvorilo u crnu rupu iste mase, Zemlja bi nastavila kružiti istom putanjom, samo bi bilo mračno i hladno.

Kolika je najveća poznata crna rupa?

Najmasivnije supermasivne crne rupe, u središtima divovskih galaksija, imaju desetke milijardi Sunčevih masa. Obzor događaja takve crne rupe veći je od cijelog Sunčevog sustava.

Isparavaju li crne rupe?

Prema teoriji Stephena Hawkinga, vrlo polako da. Crne rupe zrače slabo Hawkingovo zračenje i gube masu, ali za zvjezdanu crnu rupu to bi trajalo nezamislivo dugo, mnogo dulje od dosadašnje starosti svemira.

Izvori: NASA Science (Black Holes), ESA Gaia, Event Horizon Telescope Collaboration, ESO.