Fekete lyuk
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
A fekete lyuk olyan égitest, amelynek a felszínén a szökési sebesség eléri vagy meghaladja a fénysebesség értékét. Összehasonlításképpen: a Földön a szökési sebesség (az ún. második kozmikus sebesség) mindössze 11,19 km/s, és a jóval nagyobb tömegű Nap vonzását is le lehet győzni (meg lehet "szökni" tőle) 617 km/s sebességgel. S mivel a fénynél semmi sem haladhat gyorsabban, a fekete lyuk gravitációs teréből semmi sem távozhat el (ez nem pontosan igaz, ld. lentebb Hawking elméletét), még a fény sem, innen származik a fekete lyuk elnevezés. A lyuk elnevezés alatt nem a szokásos értelemben vett lyukat kell érteni, inkább a világűr egy részét, ahonnan semmi nem tud visszatérni.
A fekete lyukak létezését az általános relativitáselmélet jósolta meg. Fekete lyuk keletkezik akkor, ha egy véges tömeg egy gravitációs összeomlásnak nevezett folyamat során egy kritikus értéknél kisebb térfogatba tömörül össze. Ekkor az anyag összehúzódását okozó gravitációs erő minden más anyagi erőnél nagyobb lesz, s az anyag egyetlen pontba húzódik össze. Ebben a pontban bizonyos fizikai mennyiségek (sűrűség, téridő-görbület) végtelenné válnak (szingularitás). A szingularitást körülvevő térrészben a gravitáció olyan erős, hogy onnan sem anyag, sem fény nem szabadulhat ki. E gömb alakú térrész határfelülete az eseményhorizont, sugara az ún. Schwarzschild-sugár. Az eseményhorizonton belülre kerülő anyag vagy sugárzás belezuhan a szingularitásba.
Nagy tömegű csillagok egyik lehetséges végállapotaként, szupernóvarobbanás után a csillagmaradvány tömegétől függően fekete lyuk vagy neutroncsillag keletkezhet. A fekete lyuk keletkezéséhez elég nagy tömegű csillag szükséges, hogy még a belőle keletkezett neutroncsillag is összeroppanjon. Egyes galaxisok középpontja (a mienk is) tartalmaz nagyon nagy tömegű (szupermasszív) fekete lyukat. Egyes, kísérletileg még nem bizonyított elméletek szerint bizonyos magfizikai folyamatok során mikroszkopikus fekete lyukak keletkezhetnek.
A fekete lyukak létezése mind elméletileg, mind csillagászati megfigyelésekkel jól alátámasztott (pl. Chandra műhold).
[szerkesztés] A fekete lyukak párolgása
Hawking kimutatta 1974-ben, hogy a fekete lyuk környezetében a lyuk tömegének rovására részecskék keletkezhetnek (az energia átalakul anyaggá), ezáltal a lyuk tömege csökkenhet. Ez az anyagkeletkezés annál intenzívebb, minél kisebb a lyuk tömege. A tudósról Hawking-sugárzásnak elnevezett jelenség révén, ahogy a lyuk egyre kisebbé válik, úgy lesz az anyagkibocsátás egyre erősebb, míg végül a lyuk robbanásszerű hevességgel eltűnik. A fekete lyukba belekerülő anyag és sugárzás viszont a lyuk tömegét növeli. Ez ellensúlyozza az anyagkibocsátást, egészen addig, amíg a világegyetem hőmérséklete (2,7 kelvines háttérsugárzás) a fekete lyuk felszíni hőmérséklete (minél nagyobb tömegű a fekete lyuk, annál alacsonyabb, de – a viszonylag kis méreteket leszámítva – jóval 2,7 kelvin alatt, közel 0-hoz) felett van. Ez esetben viszonylag kis méret alatt azt kell érteni, hogy jelenleg a holdunk tömegének megfelelő Schwarzschild-sugárral rendelkező fekete lyuk (azaz holdunk tömegével megegyező tömegű fekete lyuk) van termikus egyensúlyban, ez az a méret, ahol ugyanannyi sugárzást bocsát ki a fekete lyuk, mint amennyit a háttérsugárzásból elnyelni képes (felszíni hőmérséklete éppen 2,7 kelvin). Ennél kisebb tömeg esetén a fekete lyuk (amennyiben csillagközi gáz, por, csillagfény, vagy egyéb „plusszban nem eteti”) tömege a párolgás miatt csökkenni fog, nagyobb tömeg esetén pedig akkor is tovább fog nőni, ha csak a háttérsugárzás táplálja (ha a tömeg úgymond csak egy kicsivel nagyobb a kérdéses határnál, akkor a tömegnövekedés ideje is kicsi lesz, mivel a háttérsugárzás hőmérséklete gyorsabban csökken, mint ahogy a csupán háttérsugárzás által táplált lyuk felszíni hőmérséklete csökkenni tud a tömegnövekedés hatására). A világegyetem tágulása miatt a világegyetem hőmérséklete folyamatosan csökken, nullához konvergál (örökké táguló világegyetem esetén), ami pedig azt jelenti, hogy egy idő után bármely fekete lyuk felszíni hőmérsékleténél alacsonyabb lesz, azaz egy idő után minden fekete lyuk tömege csökkenni kezd, végül teljesen elpárolog (örökké táguló világegyetem esetén (azért itt is előfordulhar elfajuló eset, például hiperbolikusan gyorsuló tágulás esetén a világegyetem mérete véges időn belül végtelen nagyra nőhet és nem biztos, hogy a fekete lyuknak lesz ideje elpárologni mielőtt a világegyetem 'szétspriccel a végtelenbe'... ha ez megtörténik, többé nincs értelme térről és időről beszélni ahogy a kérdéses fekete lyukról sem), zárt világegyetem esetében a helyzet a tágulás majd az ezt követő összehúzódás paramétereitől, illetve a fekete lyuk tömegétől függ).
[szerkesztés] Külső hivatkozások
- A fekete lyukak
- Észlelték egy fekete lyuk születését
- Stephen W. Hawking: Az idő rövid története, Maecenas Könyvek, Budapest, 1989, 1993, 1995, 1998; ISBN 9639025747, ISBN 9638396105, Középiskolás tudással érthető leírás többek között a fekete lyukakról
Based on work by Arcadio71,