A fekete lyukak félelmesek, és az univerzum legérdekesebb és leginkább titokzatos tárgyai. De mi a fekete lyuk? A fekete lyukak lényegében olyan tárgyak az űrben, amelyek annyira óriási és sűrűek, hogy semmi sem kerülheti el a gravitációs vonzódást, beleértve a fényt is (ezért hívják őket fekete lyuk). Ez érdekes forgatókönyveket eredményez a fekete lyukot körülvevő közvetlen fizika területén.
Az általános relativitáselmélet azt állítja, hogy bármi, ami tömeggel történik, meghajolja a téridő szövetét, és ezt a görbületet úgy ismerjük, mint gravitáció. A legnépszerűbb (és nagyon leíró) példa annak bemutatására, hogyan működik ez a gumilap. Képzelve, hogy van egy nagy fólia elasztikus gumit, amelyet ésszerűen megtanítottak. Ez a lap a tér szövetének kétdimenziós ábrázolása (amelynek három dimenziója van, de az egyszerűség és az ábrázolás megkönnyítése érdekében kettőt használunk). Ha egy kis márványt helyez a lapra, az kis bemélyedést okoz a gumiban. Képzelje el, hogy a márvány egy bolygó, és ha van ilyen hűvös üvegcsíkos gömbök, akkor akár Jupiternek is hasonlíthat. Egy apró kavicsot (amely saját, nagyon kis bemélyedést hoz létre) gördít a márvány és megfigyelheti a kavicsos vereket a márvány bemélyedése felé. Lényegében a márvány súlya miatt húzza felé a kis kavicsot.
Ha egy bowlinggolyót helyez a lapra, amely sokkal masszívabb, akkor ez egy sokkal nagyobb bemélyedést eredményez, amely valószínűleg csapdába ejti a kavicsot, amikor azt gördítik. A tekepálya nagyon jól jelentene valami csillagot, mint ebben a példában. A fekete lyuk az egész csillag tömege, de egy nagyon apró helyiségben, annyi ahhoz, hogy behúzza a gumilapot annyira, hogy semmi sem gördül be a fekete lyuk bemélyedésével egy bizonyos távolságon belül - függetlenül attól, hogy milyen gyorsan halad el. - el tud menekülni. A fekete lyuk körüli területet, ahonnan semmi sem tud menekülni, eseményhorizontnak nevezzük, és mekkora ez a terület, maga a fekete lyuk méretétől függ.
Csillag fekete lyuk alakul ki, amikor egy csillag, amelynek magja körülbelül három napenergiát meghaladja, élettartama végéhez közeledik, és a csillag belsejében levő fúziós folyamatok már nem tolódnak el eléggé a gravitáció befelé irányuló behúzódása ellen, és a csillag felrobbant . Amint a csillag belsejében lévő anyag egy bizonyos sugara alá van sűrítve - amelyet Schwarzschild sugárnak neveztek el, a matematikus szerint, aki azt megfogalmazta -, fekete lyuk képződik.
A szupermasszív fekete lyukak azok, amelyek a galaxisok középpontjában képződnek, és ezek milliárd napenergia-tömegben terjedhetnek. Például a Tejút közepén levő szupermasszív fekete lyuk tömege körülbelül 40 000 nap, és az azt körülvevő anyag - úgynevezett „kiürítő korong” - egy óriási 4 milliárd nap. Hogyan alakulnak ki a szupermasszív fekete lyukak? Ez egy kiváló, részletes cikk a szupermasszív fekete lyukakról, amely áttekinti néhány, egymással versengő elméletet azok kialakulásáról.
A fekete lyukak tömegétől függően különböző méretűek. Például, ha a Nap fekete lyukká válik (bár nem, mert a magja túl kicsi), a fekete lyuk sugara körülbelül 3km (1,86 mérföld) lenne. Ha valamilyen furcsa körülmények között a Földet egy olyan helyre tömörítik, amely kisebb a Scwarzschild sugárnál, akkor a fekete lyuk nagyjából földimogyoró méretű.
A fekete lyuk közepén fekszik az úgynevezett szingularitás, ahol a fekete lyuk tömegét nulla térfogatra tömörítik, és az általános relativitáselméleti képesség leírja, hogy mi történik itt.
Honnan tudhatjuk, hogy léteznek fekete lyukak, ha nem bocsátanak ki fényt? A csillagok fekete lyukainak bizonyítéka azok kölcsönhatásainak megfigyelése a bináris rendszerekben, és a szupermasszív fekete lyukak röntgen-távcsövek segítségével, valamint a galaxisban a csillagokra gyakorolt gravitáció révén megfigyelhetők.
A fekete lyukakról többet megtudhat az interneten. A kezdők számára a Hubblesite, mint a Stardate.org, kiváló enciklopédiával rendelkezik. Ezenkívül megnézheti az Űr útmutatójában a fekete lyukakról szóló részünket is, vagy meghallgathatja a témában szereplő több csillagászat epizódot, például a 18. epizódot, vagy a kérdések a Fekete, Fekete lyukakon mutathatók be.
Források: NASA: Fekete lyukak, NASA: Csillagok, Hiperfizika
