[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Doniosłe znaczenie tego faktu wyjaśnione będzie w nastę­pnym rozdziale.Czarne dziury stanowią jeden z tych nielicznych wypadków w hi­storii nauki, gdy teoria została szczegółowo rozwinięta jako czysto matematyczny model, zanim pojawiły się jakiekolwiek obserwacyjne dowody jej poprawności.Ten fakt stanowił główny argument prze­ciwników koncepcji czarnych dziur: jakże można wierzyć w istnienie obiektów, za którymi przemawiały wyłącznie rachunki, oparte na tak wątpliwej teorii, jak ogólna teoria względności? — pytali.Jednakże w 1963 roku Maarten Schmidt, astronom z obserwatorium na Mt.Pa-lomar w Kalifornii, zmierzył przesunięcie ku czerwieni światła docie­rającego z bardzo słabego, podobnego do gwiazdy obiektu, położonego w tym samym punkcie na niebie, co źródło fal radiowych zwane 3C273 (to jest źródło numer 273 w trzecim katalogu radioźródeł opracowa­nym w Cambridge).Zaobserwowane przez Schmidta przesunięcie ku czerwieni było zbyt wielkie, by mogło zostać spowodowane przez ja­kieś pole grawitacyjne: gdyby tak było, obiekt wytwarzający to pole musiałby mieć tak wielką masę i znajdować się tak blisko nas, że zaburzałby orbity planet Układu Słonecznego.Przesunięcie ku czer­wieni musiało zatem wynikać z rozszerzania się wszechświata, co ozna­czało z kolei, że źródło światła musiało być bardzo odległe.Tak daleki obiekt można zaobserwować tylko wtedy, jeśli jest on bardzo jasny, to znaczy jeśli emituje ogromną ilość energii.Jedynym mechanizmem zdolnym do wytworzenia tak wielkiej energii, jaki wchodził tu w ogóle w rachubę, byłoby grawitacyjne zapadanie się, i to nie pojedynczej gwiazdy, lecz całego centralnego rejonu galaktyki.Później odkryto bardzo wiele podobnych quasi-gwiazd, czyli kwazarów [od angielskiego quasi-stellar object — P.A.]; światło wszystkich kwazarów odznacza się bardzo dużym przesunięciem ku czerwieni.Niestety, wszystkie one znajdują się zbyt daleko, by można było dokładnie je obserwować i uzyskać ostateczny dowód istnienia czarnych dziur.Kolejnego argumentu przemawiającego za istnieniem czarnych dziur dostarczyła Jocelyn Bell, doktorantka z Cambridge, która w 1967 roku odkryła na niebie obiekty emitujące niezwykle regularne impulsy fal radiowych.Początkowo Bell i jej opiekun naukowy Antony Hewish sądzili, że udało im się nawiązać kontakt z inną cywilizacją w naszej Galaktyce! Pamiętam, że na seminarium, na którym ogłosili swoje od­krycie, nazywali pierwsze cztery odkryte źródła LGM1-4, od Little Green Men [mali zieloni ludzie — P.A.].W końcu jednak i oni, i wszyscy inni naukowcy doszli do mniej romantycznego wniosku, iż obiekty te, nazwane pulsarami, są szybko rolującymi gwiazdami neutronowymi, które wysyłają fale radiowe w wyniku skomplikowanego oddziaływania ich pola magnetycznego z otaczającą je materią.Była to kiepska wia­domość dla autorów kosmicznych westernów, ale przyniosła nową na­dzieję niewielkiej grupie fizyków, którzy już wtedy wierzyli w istnienie czarnych dziur, ponieważ stanowiła pierwszy bezpośredni dowód ist­nienia gwiazd neutronowych.Promień gwiazdy neutronowej wynosi około 15 kilometrów, wystarczyłoby, żeby był kilka razy mniejszy i gwiazda stałaby się czarną dziurą.Jeśli normalna gwiazda mogła kur­czyć się do tak małych rozmiarów i stać się gwiazdą neutronową, to uzasadnione jest przypuszczenie, że inna gwiazda skurczy się jeszcze bardziej i zmieni w czarną dziurę.Jak można w ogóle odkryć czarną dziurę, jeśli z definicji nie wysyła ona żadnego światła? Przypomina to trochę szukanie czarnego kota w piwnicy z węglem.Na szczęście jednak istnieje pewien sposób.Jak już wskazał John Michell w swej pionierskiej pracy z 1783 roku, czarna dziura w dalszym ciągu oddziałuje grawitacyjnie na pobliskie obiekty.Astronomowie zaobserwowali bardzo wiele układów dwóch gwiazd obracających się wokół siebie wskutek wzajemnego przyciągania gra­witacyjnego.Czasami widać tylko jedną gwiazdę, okrążającą swego niewidocznego towarzysza.Oczywiście, nie można wtedy twierdzić na­tychmiast, że niewidoczny towarzysz jest czarną dziurą — może być po prostu zwyczajną gwiazdą o bardzo małej jasności.Jednakże niektóre z takich układów podwójnych, na przykład układ zwany Łabędź X-l, ;i są również silnymi źródłami promieniowania rentgenowskiego.Emisję \ promieniowania rentgenowskiego daje się najlepiej wyjaśnić, zakłada-? jąć, że z powierzchni widocznej gwiazdy zdmuchiwana jest materia,która, spadając na niewidocznego towarzysza, tworzy spiralę (podobnie jak woda spływająca z wanny).Spadając materia rozgrzewa się i emituje promieniowanie rentgenowskie (rys.19).Aby taki mechanizm działał, niewidoczny obiekt musi być bardzo mały —jak biały karzeł, gwiazda neutronowa lub czarna dziura.Obserwując orbitę widocznej gwiazdy, potrafimy wyznaczyć minimalną masę niewidocznego towarzysza.W wypadku Łabędzia X-l masa ta jest sześć razy większa niż masa Słońca, a więc zgodnie z wynikami Chandrasekhara, jest zbyt dużą masą jak na białego karła czy na gwiazdę neutronową.Wydaje się za­tem, że musi to być czarna dziura.Istnieją inne modele wyjaśniające zachowanie Łabędzia X-l, oby­wające się bez założenia o istnieniu czarnej dziury, ale wszystkie są raczej naciągane.Czarna dziura wydaje się jedynym naturalnym, zgod­nym z rzeczywistością wyjaśnieniem wyników obserwacji.Mimo to założyłem się z Kipem Thornem z Kalifornijskiego Instytutu Techno­logii, że w Łabędziu X-l nie ma czarnej dziury! Zakład ten jest dla mnie rodzajem polisy ubezpieczeniowej.Włożyłem wiele pracy w ba­dania czarnych dziur i poszłaby ona na marne, gdyby okazało się, że czarne dziury nie istnieją.W takim wypadku na pocieszenie wygrałbym zakład, co zapewniłoby mi czteroletnią prenumeratę pisma “Private Eye".Jeśli czarne dziury istnieją, Kip będzie przez rok otrzymywać “Penthouse" [amerykański miesięcznik pornograficzny — P.A.].Gdy zakładaliśmy się w 1975 roku, mieliśmy 80% pewności, że w Łabędziu X-l istnieje czarna dziura; powiedziałbym, że obecnie pewność wzrosła do 95%, ale zakład nie został jeszcze rozstrzygnięty.Dysponujemy dziś obserwacjami wskazującymi na istnienie czar­nych dziur w paru innych układach, podobnych do Łabędzia X-l, w na­szej Galaktyce i w dwóch sąsiednich, zwanych Obłokami Magellana.Jednakże liczba czarnych dziur jest niemal na pewno o wiele większa.W ciągu długiej historii wszechświata wiele gwiazd musiało wypalić swoje paliwo jądrowe i zapaść się.Czarnych dziur może być nawet więcej niż zwykłych gwiazd, których jest około stu miliardów tylko w naszej Galaktyce [ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

wblaskucienia.xlx.pl