Juodosios skylės dažnai vaizduojamos kaip kosminiai monstrai, ryjantys viską savo kelyje. Tačiau šiuolaikinė fizika atskleidžia kur kas niuansuotesnį vaizdą: tai kraštiniai gravitacijos objektai, kuriuose lūžta mūsų įprasti erdvės ir laiko suvokimo dėsniai.
Norint suprasti juodąsias skyles, pirmiausia reikia pažvelgti į masyvių žvaigždžių gyvenimo pabaigą.
Kaip žvaigždės virsta juodosiomis skylėmis?
Žvaigždės gimsta iš didžiulių vandenilio dujų debesų, kuriuos sutraukia jų pačių gravitacija. Šerdyje prasideda branduolinė sintezė: vandenilis jungiasi į helį ir išskiria milžinišką kiekį energijos.
Ši energija spinduliuotės pavidalu stumia išorėn ir atsveria gravitaciją, kuri bando žvaigždę suspausti. Kol toks balansas išlaikomas, žvaigždė yra stabili ir švyti.
Tačiau masyvių žvaigždžių šerdyse sintezė tęsiasi toliau – gaminami vis sunkesni elementai iki pat geležies. Geležies sintezė jau neišskiria energijos, todėl vieną akimirką šerdis sugriūva, žvaigždė sprogsta supernova, o likusi šerdis virsta neutronine žvaigžde arba juodąja skyle.
Įvykio horizontas ir „skylės“ prigimtis
Stebėtojas niekada nemato pačios juodosios skylės vidaus – tik įvykio horizontą, ribą, už kurios net šviesa nebegali pabėgti. Iš išorės tai atrodo kaip visiškai juoda sfera kosmose.
Kas vyksta viduje, ar egzistuoja begalinio tankio taškas – singuliarumas, ar sudėtingesnė struktūra, lieka neatsakytas klausimas. Dabartinė bendroji reliatyvumo teorija ir kvantinė mechanika čia nesutaria.
Juodosios skylės taip pat neveikia kaip kosminiai siurbliai. Jei Saulę akimirksniu pakeistume tokios pat masės juodąja skyle, Žemės orbita išliktų tokia pati – keistųsi tik tai, kad neliktų šviesos ir šilumos.
Ką patirtų žmogus ir kokia pabaiga laukia pačių juodųjų skylių?
Artėjant prie juodosios skylės laikas sulėtėja. Iš išorės atrodytų, kad krintantis objektas tarsi „sustingsta“ prie įvykio horizonto ir lėtai raudonuoja, kol išnyksta.
Patį krintantįjį veiktų milžiniški potvyniniai gravitacijos skirtumai: kojos būtų traukiamos kur kas stipriau nei galva. Fizikai šį procesą vaizdžiai vadina „spagečizacija“ – kūnas būtų ištemptas ir suardytas iki atomų plazmos.
Smulkios juodosios skylės sunaikintų dar prieš peržengiant horizontą, o į supermasyvią juodąją skylę galėtų būti įmanoma trumpai patekti nepastebint nieko ypatingo, kol galų gale poveikis taptų pražūtingas.
Juodosios skylės neamžinos. Pagal Stepheno Hawkingo prognozuotą procesą, vadinamą Hawkingo radiacija, jos labai lėtai praranda masę. Virtualių dalelių poros prie horizonto lemia, kad dalis energijos išnešama į išorę.
Mažėjant masei spinduliuotė stiprėja, o paskutinę akimirką juodoji skylė turėtų išgaruoti galingame sprogime. Didžiausiems Visatos monstrams tam gali prireikti tiek laiko, kad tuo metu Visata jau bus šalta ir beveik tuščia.
Juodosios skylės šiandien yra vienas aktyviausiai tyrinėjamų objektų: gravitacinių bangų stebėjimai ir nauji teleskopai kasmet atneša naujų užuominų, kaip iš tiesų veikia pati erdvės ir laiko sandara.
