Czarne dziury
Czarna dziura - obszar czasoprzestrzeni, którego z uwagi na wpływ grawitacji, nic łącznie ze światłem i informacją nie może opuścić.
Zgodnie z ogólną teorią względności,
do jej powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej masy w odpowiednio małej objętości.
Czarną dziurę otacza matematycznie zdefiniowana powierzchnia nazywana horyzontem zdarzeń,
która wyznacza granicę bez powrotu. Nazywa się ją „czarną”, ponieważ pochłania całkowicie światło trafiające w horyzont, nie odbijając niczego,
zupełnie jak ciało doskonale czarne w termodynamice.
Kwantowa teoria pola przewiduje, że czarne dziury emitują promieniowanie jak ciało doskonale czarne o niezerowej temperaturze.
Temperatura ta jest odwrotnie proporcjonalna do masy czarnej dziury, co sprawia, że bardzo trudno je zaobserwować w wypadku czarnych dziur o masie gwiazdowej bądź większych.
Historia
Ideę, że może istnieć tak masywne ciało, iż nawet światło nie może z niego uciec, postulował angielski geolog John Michell w roku 1783 w pracy przesłanej do Royal Society.
W tym czasie istniała teoria grawitacji Isaaca Newtona i pojęcie prędkości ucieczki. Michell rozważał, iż w kosmosie może istnieć wiele tego typu obiektów.
W roku 1796 francuski matematyk Pierre Simon de Laplace propagował tę samą ideę w swojej książce
Exposition du Systeme du Monde (niestety zniknęła w późniejszych wydaniach). Ta idea nie cieszyła się dużym zainteresowaniem w XIX wieku, ponieważ światło uważano za bezmasową falę niepodlegającą grawitacji.
Zderzenie czarnych dziur
14 września 2015 LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) zarejestrowało po raz pierwszy w historii fale grawitacyjne jako rezultat
zderzenia dwóch czarnych dziur 1,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Obserwacja ta potwierdza teoretyczne przewidywania Einsteina i innych, że takie zdarzenie może zaistnieć. Po pierwsze zdarzenie to potwierdza, że podwójne czarne dziury rzeczywiście istnieją w Kosmosie.
Po drugie otwiera drogę do praktycznej obserwacji charakteru grawitacji oraz zrozumienia zdarzeń w Kosmosie włączając w to Wielki Wybuch i to,
co po nim nastąpiło. Odkrycie to zostało oficjalnie ogłoszone 11 lutego 2016 po wielu miesiącach sprawdzania rezultatów
Anihilacja informacji
Istnieją teorie, według których przejście obiektu przez horyzont zdarzeń związane jest z całkowitym zniknięciem zawartej w tym obiekcie informacji.
Z matematycznego punktu widzenia fakt ten sprowadza się do stwierdzenia, że do opisu czarnej dziury wystarczy podać jej masę, ładunek oraz moment pędu.
Dla poszczególnych kombinacji tych trzech wartości sformułowano następujące rozwiązania równań opisujących czarną dziurę:
- Schwarzschilda - tylko masa niezerowa,
- Reissnera - Nordströma - ładunek, masa niezerowa, brak momentu pędu,
- Kerra - masa i moment pędu niezerowy, brak ładunku,
- Kerra - Newmanna - ładunek, masa, moment pędu niezerowe.