Volby do sněmovny začínají za

Nahrávám odpočet ...
VYBRAT REGION
Zavřít mapu

Zdeněk Stuchlík: Černé díry existují. Nejsme si ale jisti jejich chováním

Opava /ROZHOVOR/ - Děkan Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě, fyzik Zdeněk Stuchlík, je velkým příznivcem popularizace vědy. Sám nebo v dialogu s astrofyzikem Jiřím Grygarem mívá v televizi Noe co půl roku populárně naučné pořady. On se zaměřuje na novinky v oblasti relativistické astrofyziky, Jiří Grygar na částice s vysokými energiemi.

17.11.2012 1
SDÍLEJ:

Zdeněk StuchlíkFoto: Vladimír Meletzký

O Zdeňku Stuchlíkovi je známo, že se mimo jiné zabývá jevem zvaným černé díry. Pro laiky jde o jev záhadný a nevysvětlitelný, pro Zdeňka Stuchlíka o reálný astrofyzikální objekt, o němž dokáže poutavě vyprávět.

Kdybyste měl pro černou díru přirovnání, jak by znělo?

Černá díra je metafora sama o sobě. Zavedl ji význačný teoretický fyzik John Archibald Wheeler.

Co to černá díra vlastně je?

Je to oblast prostoročasu, ve které se nejextrémnějším způsobem projevují efekty Einsteinovy teorie gravitace. Gravitace je identická se zakřivením časoprostoru, který je u černé díry tak extrémně silný, že vše polapí, pohltí. Černá díra má svou hranici, kterou nazýváme horizont událostí. Funguje jako jednocestná membrána, kterou vše projde dovnitř, ale nic ven.

V jejím okolí se projevují zvláštní efekty: prostor se obrátí naruby, odstředivá síla se stane dostředivou, čímž v blízkosti černé díry dochází k zesilování tendence ke hroucení hmoty. Gravitace je zde tak silná, že umožní procesy s obrovskou energetickou účinností. U rotující černé díry je energetická výtěžnost až 42 procent z celkové energie ukryté v hmotě.

Jen pro srovnání: účinnost termonukleárních reakcí je jedno procento.

Může existovat jev s ještě větší energetickou účinností, než má černá díra?

Existují hypotetické extrémní kompaktní objekty, superspinary, předpovídané tzv. strunovými teoriemi, které rotují rychleji než černé díry. V jejich okolí by energetická účinnost mohla být až 157procentní. Kdyby se je podařilo najít, byly by to ideální energetické zdroje.

Vraťme se k černým dírám. Můžeme je spatřit?

Podle zákonů klasické fyziky je vidět nelze. Na jejich existenci však usuzujeme z jejich vlivu na okolní hmotu. Ozáříme-li černou díru, část světla se k nám vrací v podobě jakési svatozáře okolo ní. Podle zákonů kvantové fyziky černá díra vyzařuje záření, jež je tím silnější, čím je její hmotnost nižší. Dle tohoto tzv. Hawkingova efektu by se tedy černá díra mohla doslova vypařit, bylo-li by na to dost času.

Co znamená, když vědci řeknou, že černá díra nemá vlasy?

Již výše zmíněný John Archibald Wheeler řekl, že černá díra je zázračně jednoduchý objekt. Může totiž být určena pouhými třemi parametry: hmotností, momentem hybnosti a elektrickým nábojem. Na základě těchto pouhých tří parametrů určíte všechny její vlastnosti. Je to podobné, jako kdybychom na základě barvy vlasů, barvy očí a váhy určili všechny vlastnosti nějaké dívky.

Černé díry jsou nejjednodušší objekty, které ve vesmíru existují, neboť všechny další charakteristiky hmoty, jež černou díru vytvořily, jsou schovány uvnitř, nebo byly vyzářeny při jejím vzniku. Černá díra tedy obrazně řečeno „nemá vlasy", tj. další fyzikální charakteristiky, jež by se projevovaly navenek.

Jak fungují uvnitř, to však nevíme přesně, neboť se tam nemůže podívat a podat zprávu zpátky do našeho světa. Z hlediska dnešního stavu vědeckého poznání jde o eschatologický problém. Mohou v ní být například jiné světy spojené s existencí nějaké supercivilizace. To se nedá vyloučit.

Jak černé díry vznikají?

Dvěma způsoby. Prvním je gravitační kolaps centrální oblasti vyhaslé hvězdy. V nitru velké hvězdy se vytvoří obří železné jádro, hvězda se zhroutí sama do sebe a vytvoří černou díru, pokud je hmotnost jádra větší než trojnásobek hmotnosti Slunce. Když se jedná o hmotnost menší, vzniká neutronová hvězda.

Druhá možnost vzniku černých děr odpovídá tomu, že se jedná o pozůstatky prvotních fází existence našeho vesmíru, v němž existovaly oblasti se zvýšenou hustotou hmoty. Ty se odtrhly od zbytku okolního expandujícího vesmíru a vytvořily černou díru. Jsou to tedy primordiální černé díry.

Může černá díra zaniknout?

Hmotnost primordiálních černých děr může být v principu libovolná, tedy i tak malá, aby se stihla vypařit v důsledku kvantových efektů před současnou érou evoluce vesmíru. Poslední fáze vypaření bychom mohli sledovat jako gigantické exploze.

A když jedna pohltí druhou…

Tak nezanikne, jen se zvětší.

Co by se stalo, kdyby člověk do černé díry spadl, kdyby ho vtáhla?

Pak ho rozdrtí obrovské přílivové síly.

Předpokládejme čistě teoreticky, že mě nerozdrtí. Ale protože se v ní údajně zpomaluje čas, mohla bych mít zase třeba osmnáct let?

(s úsměvem) Tak to bohužel ne.

Jak to s tím časem ale je? Je černá díra opravdu jakýmsi zpomalovačem?

Kdyby někdo váš pád do černé díry sledoval, jevil by se mu jako více a více zpomalený. Z jeho pohledu byste do ní nikdy nespadla. Nicméně mu přece jen zmizíte, protože každý objekt v její blízkosti ztmavne. Takže nejdřív byste byla blondýna, pak rudovláska, tmavovláska a nakonec byste vidět vůbec nebyla. Přesněji záření, jež vysíláte, by bylo stále více posunuto do rudé oblasti spektra.

Existují nikdy nevysvětlené případy lidí, kteří se beze stopy ztratili. Co když je vtáhlo právě takové monstrum, jakým klasická černá díra bezesporu je?

Absolutně to vyloučit nelze. Nicméně taková událost by byla spojena s dalšími efekty, kterých bychom si museli všimnout. Představa jakéhosi kouzelnického fungování je falešná.

Čím by se černá díra prozradila, jaké jsou ty efekty, jichž bychom si museli všimnout?

Její „svatozáře", o níž jsem hovořil výše, a kdyby byla velká, tak její přitažlivosti. Zásadní astrofyzikální efekt je ale spojen s existencí tzv. akrečních disků, v nichž velmi rychle rotující hmota postupně pomalu padá do černé díry. S tím souvisí energetická účinnost: padající hmota se zahřívá a vyzařuje energii.

Aby si čtenář udělal představu o neobvyklosti jevů spojených s černými dírami, vhodným příkladem jsou kvasary. To jsou objekty, kde černá díra plus akreční disk o rozměru srovnatelném s rozměrem naší planetární soustavy vyzařují stokrát více energie než tisíc miliard hvězd naší galaxie.

Je pravda, že černé díry jsou všude okolo nás?

Nedá se vyloučit, že nějaká minidíra kolem nás proletí.

Kolik černých děr vlastně je?

Mnoho, miliardy. V jádru každé galaxie, i té naší, je černá díra o hmotnosti od jednoho milionu do deseti tisíc milionů hmotnosti Slunce. U deseti objektů jsme si téměř jisti, že to jsou černé díry vzniklé z hvězd v naší galaxii. A velice podrobně je zkoumáme. To jsou ovšem černé díry mající životního partnera, hvězdu, jež poskytuje materiál pro akreční disk, díky němuž můžeme černou díru pozorovat.

U izolovaných černých děr máme smůlu, pokud to nejsou primordiální minidíry, jež jsou v závěrečné fázi života, kdy extrémně silně září. U velkých černých děr je toto záření prakticky nepozorovatelné.

Můžeme pomocí černých děr určit stáří vesmíru?

Na to odpovídá teorie velkého třesku, která předpokládá stáří vesmíru 13,7 miliardy let.

Proč je nutné černou díru zkoumat?

Nutí nás k tomu lidská zvídavost, kdy hledáme odpovědi na základní filozofické otázky o prostoru, času, hmotě. Černé díry mohou také být potenciálními zdroji energie pro pokročilou civilizaci. Zkoumání je důležité také z dalších filozofických hledisek…

Jde především o zkoumání eschatologických problémů spojených s procesy probíhajícími pod horizontem událostí. Zásadní potíž je spojena s tím, že nelze překročit horizont ve zpátečním směru a podat zprávu o procesech uvnitř černé díry. Musíme se proto omezit na teoretické spekulace. Zásadním problémem zůstává možnost existence objektů odpovídajících „hvězdným branám", jež jsou zařízením velice oblíbeným ve sci-fi.

Co říkáte na názor, že černé díry vůbec neexistují?

Když jsem se černými dírami začal v sedmdesátých letech zabývat, byly to objekty čisté teoretické fyziky. Dnes jsou brány jako reálný astrofyzikální objekt. Existují, jen si nejsme jisti jejich detailním chováním. Ale současná observační technika umožňuje až zázračné zpřesňování současných modelů procesů kolem černých děr. Popravdě řečeno, problémy jsou dnes spíše s aplikací standardních fyzikálních zákonů.

Jak byste ve světle všech těchto informací odpověděl na otázku, kde v tom všem je bůh?

Fyzika boha nepotvrzuje, ani nevylučuje. Pro mě jsou projevem božství zákony, jimiž se vše řídí.

Jsou vědci věřící lidé?

Ve smyslu katolickém řada mých kolegů v boha věří. A pak jsou mezi nimi i ateisté. Víra je však věc na vědě nezávislá.

Autor: Zuzana Urbánková

17.11.2012 VSTUP DO DISKUSE 1
SDÍLEJ:
Midi lidi

Další ročník festivalu FreiPlatz je tu

Opavský vinný trh loni v OC Breda praskal ve švech.

Čtvrtý ročník Opavského vinného trhu klepe na dveře

Sobota bude ve znamení dýní

/POZVÁNKA/ Těžko by se našla typičtější podzimní zelenina, než je dýně. A právě dýně budou v hlavní roli v sobotu 21. října v Kobeřicích.

V Dobroslavicích vysadí novou alej

Alej k lipám. Tak zní název projektu, který má nastartovat kultivaci krajiny v Dobroslavicích. Jeho součástí je výsadba nových stromů, která se uskuteční v neděli 22. října od 14 hodin.

Kam o víkendu za fotbalem?

Přinášíme vám přehled sportovních utkání o víkendu 21. a 22. října.

Rozloučili jsme se - 42. týden

Vážení čtenáři, na stránkách Opavského a Hlučínského Deníku vám pravidelně přinášíme seznam zesnulých v našem regionu.

Copyright © VLTAVA LABE MEDIA a.s., 2005 - 2017, všechna práva vyhrazena.
Používáme informační servis ČTK. Kontakt na redakci.
Publikování nebo šíření obsahu Denik.cz je bez písemného souhlasu
VLTAVA LABE MEDIA a.s., zakázáno.
Marketingové podmínky. Cookies. Zrušit oznámení