Autor referátu: Petr
Plaček
Pokud raketa překročí "únikovou rychlost" 11 kilometů za vteřinu, vymaní se ze
zemské gravitace a odletí do volného vesmíru. Úniková rychlost závisí na gravitační
hmotonosti. K úniku ze Slunce je třeba rychlosti 620 km/s, neutronová hvězda by
vyžadovala 200 000 km/s.
V roce 1783 si anglický astronom John Michell uvědomil že pokud by hvězda byla
dostatečně těžká, byla by odpovídající úniková rychlost vyžší než 300 000 km/s,
tedy než rychlost světla. Světlo by nemohlo uniknout a hvězda by tudíž byla neviditelná.
John Michell považoval světlo podle Newtonovy teorie za proud částic a představoval
si, že gravitace bude stahovat světlo hvězdy spátky. Npsal o tom že: "všechno
světlo vyzářené takovým tělesem přinutí jeho vlastní gravitační síla k návratu".
Michellovy představy však nebyly v pořádku protože rychlost světla se vlivem gravitace
nemění, ale jeho základní závěr byl správný. V Einšteinově obecné teorii relativity
světlo věrně sleduje zakřivení prostoru v okolí hmotných těles. Kolabující hvězda
s hmotností několikrát vyšší než hmotnost Slunce vytvoří tzv. "studnu", z níž
se světlu stále hůře uniká. Nakonec se světlo ocitne zcela v pasti a hvězda se
stává "černou dírou".
Na možnost takového gravitačního kolapsu poukázal jako první v roce 1939 Robert
Oppenheimer. Domníval se však, že je to jen kuriozita v řešení relativistických
rovnic a nemá žádný vstah k realitě. Opustil tuto problematiku a nadále pracoval
jako jeden z vedoucích projektu vývoje americké atomové bomby. S výjimkou malé
hrstky nadšenců fyzikové na černé díry téměř zapoměli až do počátku 60. let, kdy
nová pozorování odhalila daleko ve vesmíru mohutné gravitační zdroje, pro které
se těžko hledalo vysvětlení.
S pojmem "černá díra" přišel v roce 1969 americký teoretický fyzik John Wheeler.
Wheeler se jednou vyjádřil že "černá díra nemá vlasy", tedy že z černé díry nemůže
za žádných okolností nic vylétnout.
V téže době dokázali Roger Penrose a Stephen Hawking z univerzity v Oxfordu, že
černá díra obsahuje relativistickou singularitu, "bod nula", kde vznikají nekonečné
hustoty.
Černá díra není vydět. Skrývá se uvnitř tzv. "horizontu událostí", sféry, která
ji obklopuje a kde je prostor tak zakřiven, že ani světlo nemůže uniknout. Všechno
co do sebe černá díra vtáhla, zůstává pohřbeno uvnitř. Horizont také brání vnějšímu
pohledu na fyzikální singularitu, ketou má díra ve svém středu.
Hodiny, které by padaly do černé díry, by pro vnějšího pozorovatele šli stále
pomaleji, postupně by byly stále červenější a hůř viditelné, až by zcela zmizely.
Protáhlé objekty by gravitační síly v blízkosti černé díry roztrhaly na kusy,
protože síla na straně bližší k díře by byla mnohonásobně větší než síla na straně
vzdálenější.
Hvězdy větší než desetinásobek hmotnosti Slunce čeká osud černé díry. Samotná
černá díra je syce neviditelná, ale může nastat případ kdy se ocitne v blízkosti
jiné hvězdy a rotuje s ní v tzv. "spirále smrti". Bylo pozorováno několik kandidátů
na černou díru, jedním z nejvážnějších je Cygnus X-1, vzdálená 6 500 světelných
let. Astrofyzikové si představují že vysává hmotu z hvězdy s níž tvoří dvojhvězdu,
a tím vytváří mohutný zdroj rentgenového záření. Černé díry jsou možná i v centru
většiny galaxií a vytvářejí společný hrob pro mnoho hvězd starších generací.