Gaurile negre, gaurile de vierme si quasarii

Gaurile negre

Potrivit teoriei relativitatii generale a lui Einstein, o gaura neagra este o regiune din spatiu, unde campul gravitational este atat de puternic incat nimic nu poate scapa dupa ce a trecut de aceasta suprafata orizontul evenimentului. Nici macar lumina nu poate scapa dintr-o gaura neagra, asa incat interiorul unei gauri negre nu este vizibil. De aici ii provine si numele.

La suprafata limita, gravitatia este foarte mare, astfel incat nici o raza de lumina nu are energie suficienta pentru a patrunde afara. Viteza de scapare gravitationala este la suprafata limita, egala cu viteza luminii, asa incat raza supravetei limita este egala cu raza traiectoriei circulare, numita si raza Schwarzschild.

In unele comunitati stiintifice se crede ca se poate demonstra faptul ca o gaura neagra este un obiect bidimensional intr-un spatiu tridimensional. Ei spun ca acest lucru ar putea indica solutia pentru „paradoxul informatiei pierdute” si faptul ca traim intr-o lume holografica. Desi interiorul este invizibil, o gaura neagra isi poate arata prezenta prin interactia cu materia care orbiteaza la orizontul ei. De exemplu, o gaura neagra poate fi descoperita prin urmarirea grupurilor de stele care o orbiteaza. O a doua solutie pentru a confirma prezenta unei gauri negre, este de a observa gazul din apropierea unei stele ce este tras in ea in forma de spirala, incalzindu-se pana la temperaturi foarte mari si emitand cantitati imense de radiatie ce pot fi detectate.

Aceste observatii ne-au aratat cat de uimitor este Universul si cat de putine lucruri stim despre el. Ideea unui obiect cu o gravitatie foarte mare ce poate absorbi chiar si lumina a fost propusa in 1783 de John Michell, un astronom amator britanic. In 1795, Pierre-Simon Laplace, un fizician francez a ajuns la aceeasi concluzie. Gaurile negre, asa cum sunt intelese, sunt descrise de teoria generala a relativitatii. Aceasta teorie arata ca atunci cand un obiect cu o masa suficienta este prezent intr-un spatiu foarte mic, poate atrage materia inconjuratoare inauntru.

O gaura neagra poate ingloba extrem de multa materie, in ciuda dimensiunilor ei nu tocmai mari, deoarece ea comprima materia. Materia nu intra cu o traiectorie dreapta, ci rotindu-se in forma de spirala, apropiindu-se din ce in ce mai mult de gaura.

Exista si gauri negre supermasive, adevarati monstrii spatiali. O astfel de gaura neagra este de milioane de ori mai mare decat una obisnuita si poate captura de miliarde de ori mai multa materie decat contine Soarele nostru. Acesti „monstri” pot absorbi galaxii intregi. Din observatiile facute de astronomi s-a descoperit ca majoritatea galaxiilor de mari proportii, precum si galaxia noastra, Calea Lactee, au in centrul lor o gaura neagra supermasiva.

Stephen Hawking demonstreaza ca, odata formata o gaura neagra, ea incepe sa piarda din masa radiand energie, numita radiatie Hawking, prin urmare, ar avea o existenta finita.

Formarea unei gauri negre

Atunci cand o stea de aproximativ de 20 de ori mai mare ca Soarele isi epuizeaza „combustibilul” intra in colaps nemaiputand sa sustina toate reactiile ce au loc in interiorul ei. Ea explodeaza rezultand o supernova, insa miezul stelei ramane compact iar colapsul continua. Particulele miezului se zdrobesc una de alta din cauza propriei gravitatii pana cand tot ce ramane este o gaura neagra.

Se cunoaste faptul ca masa distorsioneaza spatiul. In locul unde se afla Pamantul, spatiul nu mai este plan ci se produce o adancitura. O gaura neagra produce o adancitura extrem de mare in spatiu, si da impresia de gaura.

In interiorul unei gauri negre, in ciuda numelui, se presupune ca este extrem de luminos deoarece lumina este si ea prinsa in gaura neagra. Materia absorbita este si ea acolo, fiind presupusa la diverse efecte fizice. In centrul unei gauri negre este unul dintre cele mai misterioase fenomene fizice: singularitatea.

Singularitatea este un punct de volum ce tinde spre zero dar care contine o masa ce tinde spre infinit. In cazul unei gauri negre, singularitatea este masa unei intregi stele de minim 20 de ori mai mare ca Soarele nostru, concentrata intr-un punct al spatiului. Aceasta singularitate are o forta gravitationala colosala, dand forta de atractie a unei gauri negre.

Gauri de vierme

Gaurile de vierme sunt constructii topologice, care „leaga” zone indepartate ale universului printr-o „scurtatura”. Sfarsitul unei gauri de vierme ii apare unui observator drept un glob care ii arata mediul care inconjoara celalalt capat. Desi un calator care se deplaseaza printr-o gaura de vierme nu poate depasi viteza luminii, totusi, relativ la punctele de plecare, respectiv de sosire, a avut loc o calatorie la viteza superioara celei a luminii. Deoarece calatorul s-a deplasat dintr-un loc in altul, fara a exista in punctele intermediare dintre ele, calatoria satisface definitia de teleportare.

Numele provine de la analogia cu un vierme care, in loc sa se deplaseze pe suprafata marului, se deplaseaza pe scurtatura, prin mar. Gaurile de vierme sunt solutii teoretice pentru ecuatii ale teoriei generale a relativitatii, care descrie spatiul si timpul. Au fost descrise pentru prima data in 1935 de catre Albert Einstein si Nathan Rosen, initial fiind numite Poduri Einstein-Rosen.

Spatiu-timpul poate fi vazut ca o suprafata cu doua dimensiuni, iar cand este pliata, poate fi creat un „pod” intre cele doua.

Gaurile de vierme nu au fost observate si deocamdata, exista doar in solutiile teoriei relativitatii generale.

O gaura de vierme leaga doua locatii distante din univers, creeaza o scurtatura prin spatiu-timp, si permite calatoria cu o viteza la fel de mare ca cea a luminii. Prin astfel de gauri de vierme – daca se va descoperi existenta lor – se poate calatori intr-un alt univers paralel. O gaura de vierme ce leaga doua universe este numita adesea gaura de vierme Schwarzschild. Existenta unor astfel de gauri ne-ar putea indeplini visul de a calatori in timp. In acest caz, este o scurtatura dintr-un punct in spatiu si timp, catre un altul. In teoria corzilor, o gaura de virme leaga doua corzi.

O scurtatura in spatiu-timp ar putea facilita in viitor calatoriile interstelare, permitand omului sa ajunga in cele mai indepartate locuri din Univers.

Quasarii

Quasarii sunt alti monstrii ai spatiului, obiecte cosmice foarte indepartate.

Quasarii au un nucleu galactic puternic activ, ce emite cantitati enorme de energie. Au fost identificati initial ca surse cvasi-punctiforme de radiatie electromagnetica – unde radio si lumina vizibila – asemanatoare prin aceasta stelelor.

Natura acestor obiecte a fost initial controversata, ramanand astfel pana in anii 1980. Astazi exista un consens stiintific in acest sens: un quasar este o regiune compacta cu raza de 10 pana la 10.000 de ori raza Schwarzschild a gaurii negre supermasive din galaxie, alimentata prin discul de crestere.

 

S-au descoperit peste 200.000 de quasari pana acum. Cel mai apropiat se afla la o distanta de 240 megaparseci (aproximativ 780 milioane de ani lumina), iar cel mai indepartat, numit CFHQS J2329-0301, cu un decalaj spectral de 6,3, se afla la aproximativ 13 miliarde de ani lumina. Daca se ia in considerare ca Universul s-a nascut in urma cu aproximativ 13,7 miliarde de ani, inseamna ca lumina acestui ultim quasar a fost emisa cand Universul avea mai putin de 1 miliard de ani. Acest quasar a fost descoperit de o echipa franco-canadiana, si au estimat ca masa totala a gaurii negre din centrul sau atinge aproximativ 500 de milioane de mase solare.

Cel mai luminos quasar observat, numit 3C 273 (mai sus in imagine) se afla in constelatia Virgo. Are o magnitudine absoluta de circa 12,9, insa o magnitudine relativa de -26,7. Acest lucru inseamna ca daca acest obiect celest ar fi la o distanta de aproximativ 33 de ani lumina de Pamant, ar lumina la fel de intens precum Soarele.

Energia emisa de quasari este imensa, si s-ar putea datora existentei unei gauri negre supermasive in centrul galaxiei. In jurul gaurii negre exista un disc de materie, ce cade pe gaura neagra.

Quasarii sunt cele mai luminoase obiecte descoperite in universul nostru degajand cantitati uimitoare de energie. Gaurile negre sunt alte obiecte la limita intelegerii umane si pline de mister, iar gaurile de vierme, daca existenta lor va fi confirmata, ar putea fi adevarate porti catre alte „lumi”, asa numite scurtaturi in mediul spatiu-temporal. Existenta, identificarea si in final folosirea lor ca punti de trecere spre alte dimensiuni ar fi un salt urias pentru omenire.

Sursa: http://www.descopera.org/