Crna rupa

Postojanje crne rupe bi moglo opovrći sve što znamo o realnom svijetu: ona svojom velikom gustoćom izobličava vrijeme i prostor, a možda je i karika koja bi nas mogla povezati s nekim drugim univerzumom.
Crna rupa je otvor u svemiru koji je zbog kolapsa gravitacije nastao u univerzumu; zona koja guta materiju i iz koje ništa ne može izići, pa čak ni svjetlo. U crnoj rupi ne postoje prostorne dimenzije gore ili dolje, desno ili lijevo. Vrijeme i prostor se pretaču jedno u drugo. Vrijeme na Zemlji nezadrživo teče. Kad bi neki astronaut pao u crnu rupu, beskonačnost bi ga usisala i on bi bio istrgnut iz realnog postojanja. Oko crne rupe postoji žlijeb promjera nekoliko kilometara u kojem nema prostorne dimenzije. Ovdje je gravitacija jača nego bilo gdje u svemiru. Ništa ne može umaknuti njezinoj velikoj sili. Za teoriju o crnim rupama kao i za dokaz njihova postojanja možemo zahvaliti istraživanjima dvadesetog stoljeća.

No, glavni izvor za istraživanje crnih rupa je Einsteinova teorija relativnosti. U svojoj »Općoj teoriji relativnosti« (1916) on Newtonovu teoriju gravitacije zamjenjuje sasvim novom tezom o »zakrivljenju« prostora i vremena. Mjerenja i eksperimenti koji su uslijedili potvrdili su Einsteinovu zamisao i pružili još jedan dokaz za postojanje crnih rupa. Astronomi su sada vjerovali da na osnovi Einsteinove predodžbe o svemiru mogu izračunati put u crnu rupu. Nekoliko mjeseci nakon objavljivanja teorije relativnosti njemački astronom Karl Schwarzschild je na osnovi Einsteinove jednadžbe opisao crnu rupu. Ali u to vrijeme još nitko nije mogao zamisliti tako snažnu gravitaciju o kakvoj je govorio Schwarzschild. Njegovi proračuni su pali u zaborav. No, 1939. su američki fizičari J. Robert Oppenheimer (»otac atomske bombe«) i H. Snyder zaključili da crna rupa nastaje prilikom implozije neke zvijezde. Postojanje crnih rupa se još uvijek nije shvaćalo. Kako bi bilo moguće otkriti male crne objekte na udaljenosti od nekoliko milijuna kilometara ? Teorija o crnim rupama dosegla je mrtvu točku. No, onda su 60-tih i 70-tih godina uz pomoć novih instrumenata radio-astronomije na krajnjem rubu univer-zuma otkriveni čudni objekti koji su iz temelja preokrenuli dotadašnje znanstvene spoznaje. Znanstvenici su se sada ponovno sjetili sporne crne rupe.
Rentgenskim zrakama su otkrivena tijela koja su zadržavala svjetlo i imala visoko zračenje. Sama crna rupa, doduše, ne može zračiti, ali privlači plinove koji se gibaju oko otvora prije nego što ih usiše. Plin se uslijed blizine crne rupe zagrijava i uz pomoć te energije nastaje zračenje. Neki izvori zračenja vjerojatno imaju crne rupe, koje susjednoj zvijezdi oduzimaju plin. Te kvazi zvijezde se smatraju divovskim rupama koje love plin u centru cijele zvjezdane galaksije. Schwarzschild je vjerovao da su crne rupe statična nebeska tijela. No, činjenica je da sve prave zvijezde rotiraju i da bi se nakon pretvaranja u crnu rupu morale okretati još brže.

Postojanje crnih rupa je dokazano. A zvijezde nisu vječne, nego na kraju svog postojanja kolapsiraju u crnu rupu.

Rođenje zvijezde

Da bismo mogli razumjeti taj proces, moramo se vratiti na teorije o nastanku zvijezda. Ogromni oblaci plina se oblikuju svojom vlastitom silom teže. U središtu je plin toliko gust da se raspada na komade od kojih nastaju zvijezde. Na taj način nastaje skupina različito velikih nebeskih tijela koja mogu imati masu od deset tisućinki mase Sunca, ali i do 100 puta veću od našeg planeta. Nova zvijezda ponajprije će obasjati okolni oblak plina (nebula) kao npr. Orionova maglica. S vremenom se taj oblak plina razvuče i skupina se raspada u pojedine zvijezde. Tako je npr. Zemlja nastala prije otprilike 4,6 milijardi godina. U središtu zvijezde se odvijaju nuklearni procesi, u kojima se vodik pretvara u helij, baš kao kod hidrogenske bombe.

Energija koja se u tom procesu oslobađa obasjava nebesko tijelo. S vremenom na mjesto vodika dolazi istrošeni helij. Jezgro gasne dok vanjski omotač poprima i do sto puta veći opseg od prvobitnog. Zvijezda samo kratko vrijeme zadržava takve dimenzije. Kasnije se višak plina osl-bađa u obliku prekrasne »planetarne« maglice, koja je svoj naziv dobila zato što promatrana teleskopom nalikuje disku planeta, dok se jezgra pretvara u manju zvijezdu velike gustoće, »bijeli patuljak«. Bijeli patuljci su vrlo male zvijezde, otprilike kao Zemlja, a sastoje se od plina koji je nekoliko milijuna puta gušći od vode. Veće zvijezde imaju kraći životni vijek, budući da brže troše svoj vodik. A i njihova sudbina je burnija od one »crvenih divova«. U središtu teške zvijezde helij se može vezati i u neke druge elemente, npr. u ugljik,
silicij i željezo. Ali ni ti elementi ne postoje vječno. Oni sudjeluju u eksploziji supernove, koja doseže milijardu puta veći sjaj od Sunca. Dok vanjski slojevi eksplodiraju u svemir, u jezgri dolazi do »gravitacijskog kolapsa«. Subatomske čestice (elektroni i protoni) se u jezgri spajaju u neutrone. Budući da su oni mnogo manji od atoma, novonastale neutronske zvijezde nemaju veličinu »bijelih patuljaka«. Promjer takve zvijezde je manji od 25 kilometara, ali njezina gustoća je toliko velika da je svaka njezina čestica teška i do nekoliko milijuna tona. Mnoge neutronske zvijezde se okreću vrlo brzo i odašilju radio-valove. Kada radio-teleskopi uhvate te valove, zvijezde se pojavljuju u obliku »bljeskova« ili »impulsa«. Te svjetlucajuće neutronske zvijezde ili pulsare astronomi su otkrili 1967. godine u Cambridgeu.