Świat błyskawicznie obiegła informacja o pierwszej w dziejach, bezpośredniej obserwacji oblicza czarnej dziury. Przyjrzyjmy się więc bliżej bestii zalegającej w centrum M87. Sprawdźmy jakie ma wymiary i co tak naprawdę mieliśmy szansę ujrzeć.

Krótko. Bardzo duża. Na tyle, że jej horyzont zdarzeń z łatwo­ścią przy­kryłby kilka Układów Sło­necz­nych.

Ciut dłużej. Mówiąc o czarnych dziurach prze­waż­nie skupiamy się na ich odmóż­dża­jąco dorod­nych masach. Nie jest to dziwne, ponieważ liczby robią tu naprawdę ogromne wrażenie. Naj­po­spo­lit­sze czarne dziury mogą pochwa­lić się masą od kil­ku­dzie­się­ciu do kilkuset Słońc. Z kolei w jądrach galaktyk swoje lego­wi­ska mają naj­bar­dziej mocarne bestie wszech­świata z masami idącymi w miliony, a czasem nawet miliardy Słońc. Rekor­dzistki (w stylu NGC 1277) w tej kate­go­rii docią­gają do 20 miliar­dów mas Słońca, choć i boha­terka ostat­nich badań – czyli czarna dziura w galak­tyce Panna A (lub M87) – nie ma się czego wstydzić, ze swoją tuszą na poziomie 6,5 miliarda Słońc.

Ale co z roz­mia­rami? Objętość hory­zontu zdarzeń – nie­prze­nik­nio­nej kotary, spoza której nic nie może uciec – pozo­staje ściśle uza­leż­niona od masy. Już dawno temu fizyk Karl Schwarz­schild, opie­ra­jąc się na ogólnej teorii względ­no­ści, ukuł równanie pozwa­la­jące łatwo wyliczyć wielkość poten­cjal­nego hory­zontu dla ciała o okre­ślo­nej masie. Praca Schwarz­schilda uświa­do­miła uczonym, że prze­ciętna czarna dziura to obiekt masywny i gęsty, ale w skali kosmicz­nej prze­waż­nie bardzo drobny. Weźmy na ten przykład pozo­sta­jącą w stanie agonii Betel­gezę. To czerwony nad­ol­brzym o masie 18 Słońc, który w bliżej nie­okre­ślo­nej przy­szło­ści skończy żywot jako super­nowa. Gdyby tak się zdarzyło, że gwiazda ta ulegnie prze­kształ­ce­niu w czarną dziurę, to średnica jej hory­zontu zdarzeń nie byłaby wiele większa niż… 100 km. Żebyście zro­zu­mieli o jak eks­tre­mal­nej kom­pre­sji mowa, zwracam uwagę, że obecnie Betel­geza posiada średnicę mierzącą grubo ponad miliard kilo­me­trów. Więc rze­czy­wi­ście, w więk­szo­ści czarne dziury pozo­stają wręcz śmieszne małe.

Wielkość czarnej dziury w M87

Śmiechy kończą się gdy włączamy do naszych roz­my­ślań super­ma­sywne czarne dziury. To zupełnie inna skala. Mowa o mon­strach dys­po­nu­ją­cych nie tylko olbrzy­mią masą, ale również słuszną obję­to­ścią. Przy masie miliona Słońc średnica hory­zontu zdarzeń wyno­si­łaby już około 6 milionów kilo­me­trów, w związku z czym taki obiekt byłby czte­ro­krot­nie większy od naszej Gwiazdy Dziennej. Jak więc pre­zen­tuje się zare­je­stro­wany przez astro­no­mów pan i władca M87? Sza­cun­kowa masa rzędu 6,5 miliarda Słońc oznacza horyzont zdarzeń o średnicy około 38 miliar­dów kilo­me­trów! To dużo, dużo więcej niż jaka­kol­wiek gwiazda czy jaki­kol­wiek inny zwarty obiekt w kosmosie. Układ Sło­neczny, aż do orbity Plutona, nie zasło­niłby nawet 1/3 czarnej tarczy takiego giganta. Sonda Voyager 1, która została wystrze­lona w 1977 roku i opuściła System Solarny, prze­mie­rzyła dopiero połowę takiego dystansu.

Muszę zwrócić uwagę na coś jeszcze. Badacze zgro­ma­dzeni wokół projektu Event Horizon Tele­scope, nie mogli wykonać prostej foto­gra­fii, do jakich jesteśmy przy­zwy­cza­jeni. Zgodnie z ein­ste­inow­ską ogólną teorią względ­no­ści, każde ciało znie­kształca swoją obec­no­ścią pobliską cza­so­prze­strzeń. Sieć cza­so­prze­strzenna nie poddaje się łatwo, toteż prze­waż­nie jej wykrzy­wie­nie pozo­staje ledwo dostrze­galne. Dopiero w przy­padku dużych skupisk materii, całych galaktyk lub ich gromad, można zauważyć poważ­niej­sze efekty, jak choćby soczew­ko­wa­nie gra­wi­ta­cyjne, obja­wia­jące się wyraźnym zakrzy­wie­niem prze­cho­dzą­cych przez dany obszar promieni świetl­nych.

To jednak mały pikuś w porów­na­niu do tego, co wypra­wiają fotony w sąsiedz­twie hory­zontu zdarzeń. Olbrzy­mia masa bru­tal­nie naciska na cza­so­prze­strzeń, totalnie defor­mu­jąc obraz. Dopro­wa­dza to do gro­te­sko­wej sytuacji, w której obser­wu­jemy nie tylko zwrócony ku nam front czarnej dziury, ale również niemal całą jej powierzch­nię, jak również część dysku akre­cyj­nego poło­żo­nego za nią. To trochę tak jakbyśmy stanęli przed kimś vis-à-vis i widzieli jed­no­cze­śnie jego twarz, uszy i tył głowy. Niezbyt este­tyczna per­spek­tywa, ale na szczę­ście wga­pia­jąc się w czerń hory­zontu trudno o takie atrakcje. Waż­niej­sze w tym przy­padku wydaje się to, że silna gra­wi­ta­cja tworzy też efekt powięk­sze­nia. I to całkiem pokaźny. Obser­wu­jąc czarną dziurę widzimy obraz około 2,5 raza większy od rze­czy­wi­stego rozmiaru hory­zontu zdarzeń. W związku z tym uchwy­cona przez EHT czeluść – czy też cień czarnej dziury – mierzy 90–100 miliar­dów kilo­me­trów. Oczy­wi­ście z korzy­ścią dla astro­no­mów. 

Schemat cienia czarnej dziury

Zdaję sobie sprawę, że zapre­zen­to­wane wyniki mogą nie wydawać się spek­ta­ku­larne prze­cięt­nemu zja­da­czowi chleba. Ot, zawie­szony w prze­strzeni roz­ma­zany pączek. Pomy­śl­cie jednak o tym, że oto człowiek stał się zdolny do zare­je­stro­wa­nia obrazu czegoś, co leży w innej galak­tyce, odda­lo­nej o nie­ba­ga­telne 54 miliony lat świetl­nych. To dwa­dzie­ścia razy dalej niż dystans pomiędzy Drogą Mleczną i Andro­medą. Zebrane dane będą teraz praw­do­po­dob­nie ana­li­zo­wane – piksel po pikselu – przez naukow­ców z całego świata. Pozwoli to na zwe­ry­fi­ko­wa­nie dotych­cza­so­wych modeli czarnych dziur, niuansów fizyki rela­ty­wi­stycz­nej, a być może da również podstawę pod nowe hipotezy.

  • sharent

    Dobrze rozumiem, że horyzont zdarzeń nie równa się fak­tycz­nej powierzchni czarnej dziury? Czy istnieją jakieś modele tłu­ma­czące, jaką fak­tycz­nie powierzch­nię zajmuje materia tworząca czarną dziurę?

    • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Czarna dziura to mówiąc naj­pro­ściej: horyzont zdarzeń + oso­bli­wość + wszystko co pomiędzy. 😉 W związku z tym horyzont zdarzeń to jak naj­bar­dziej fak­tyczna powierzch­nia czarnej dziury — jedyna jaką możemy w ogóle roz­pa­try­wać.

    • Michał Skichał

      Czy istnieją jakieś modele tłu­ma­czące, jaką fak­tycz­nie powierzch­nię zajmuje materia tworząca czarną dziurę?

      Dobrze rozu­miesz, że horyzont zdarzeń można nazwać powierzch­nią czarnej dziury. Ale jeżeli ja dobrze rozumiem Twoje pytanie, chcesz teraz obliczyć ilość materii, jaka wpadła do czarnej dziury, w postaci pola powierzchni? Czemu nie obję­to­ści? Albo masy? Przez moment, przyznam się, że miałem wąt­pli­wość, czy to nie jakiś wkręt napisany przez wesołego goblina, aby nie powie­dzieć tu, że przez trolla 😉

      Gene­ral­nie przecież czarna dziura to nie jest materia, tylko czysta gra­wi­ta­cja. Horyzont zdarzeń nie jest powierzch­nią taką, jak powierzch­nia balonu, kuli oło­wia­nej czy pla­sti­ko­wej, czy powierzch­nia naszej planety, Ziemi. Hory­zontu zdarzeń nie tworzy zbita materia, to w ogóle nie jest kwestia materii. Horyzont zdarzeń tylko umownie nazywa się powierzch­nią czarnej dziury. Horyzont ten to mate­ma­tyczna granica na jakiej oddzia­łuje gra­wi­ta­cja czarnej dziury — jest to punkt, po prze­kro­cze­niu którego, gra­wi­ta­cja jest już tak silna, że aby ją prze­kro­czyć, trzeba byłoby roz­pę­dzić się do pręd­ko­ści większej niż prędkość światłą w próżni, a jak wiemy, jest to nie­moż­liwe. A więc horyzont czarnej dziury to taka “wir­tu­alna” granica, po prze­kro­cze­niu której nie uwolnimy się już od wpływu czarnej dziury. To jak granica jednego kraju człon­kow­skiego z drugim w Unii Euro­pej­skiej. Nie ma żadnych szla­ba­nów, żadnych punktów kon­tro­l­nych, niekiedy nie ma nawet żadnych tablic infor­ma­cyj­nych, a jednak po prze­kro­cze­niu tegoż punktu nasz operator tele­ko­mu­ni­ka­cyjny uruchomi nam roaming 😉 A materia, jaka wpadnie do czarnej dziury nie tworzy żadnej obję­to­ści, ani tym bardziej nie da się jej wyliczyć w postaci pola powierzchni — materia po prze­kro­cze­niu hory­zontu zdarzeń ulega roze­rwa­niu i zmiaż­dże­niu. Najpierw roze­rwa­niu, bo tam działają siły pływowe “z kosmosu”. Gra­wi­ta­cja to iloraz masy do kwadratu odle­gło­ści. Czyli mówiąc inaczej, tym silniej działa na dwa ciała, im bliżej się znajdują. Ciałem w przy­padku czarnej dziury nie jest horyzont zdarzeń, lecz cen­tralny punkt w samym środku czarnej dziury. Na ciało o długości dwóch mili­me­trów oddzia­łuje nie­rów­no­mierna siła, bo milimetr bliżej środka czarnej dziury wartość oddzia­ły­wa­nia gra­wi­ta­cyj­nego jest nie­bo­tycz­nie większa, niż w odle­gło­ści o milimetr dalszej. Ponieważ im bliżej środka czarnej dziury, tym mniej mamy tam miejsca, tj. fak­tycz­nej prze­strzeni, to całe te strzępy poroz­ry­wa­nej materii ulegają olbrzy­miemu zgnie­ce­niu pod wpływem ciśnie­nia. Tarcie jest też zapewne olbrzy­mie, kawałek materii trze o drugi. Tem­pe­ra­tura rośnie, wiązania che­miczne nie mają szans na ist­nie­nie (pod wpływem tem­pe­ra­tury), poje­dyn­cze atomy ulegają joni­za­cji (odrywane są od nich elek­trony) itd. Całą ta papka jest nadal miaż­dżona im bliżej środka, aż w końcu nie wiemy co się z tym dzieje, bo w samym środku jest tajem­ni­czy punkt, sku­pia­jący prawie 100% masy całej tej materii, co to wpadła do czarnej dziury. Jeżeli nadal chciał­byś obliczać pole powierzchni materii, jaka wpadła do czarnej dziury, musiał­byś też pamiętać o tym, aby uwzględ­nić, ile czasu ta czarna dziura istnieje, czy się prze­miesz­cza, co się wokół niej znaj­do­wało wcze­śniej, bo jakoś musiał­byś osza­co­wać, co przez te miliony lat mogło do niej wpaść… ciekawym jest nato­miast, czy rozmiar hory­zontu zdarzeń zależy od ilości materii, jaka wpadła do czarnej dziury?

      • sharent

        “ciekawym jest nato­miast, czy rozmiar hory­zontu zdarzeń zależy od ilości materii, jaka wpadła do czarnej dziury?”
        I głównie o to chodziło w moim pytaniu. Cały Twój wywód odnośnie hory­zontu zdarzeń jest zbędny, bo wiem czym on jest i nigdzie w swoim pytaniu nie zało­ży­łem, że utoż­sa­miam go z powierzch­nią czarnej dziury 🙂 Wręcz prze­ciw­nie — wyraźnie zało­ży­łem, że tak NIE uważam. Adam nato­miast w swojej odpo­wie­dzi na mój post stwier­dził, że horyzont=powierzchnia. Jesteś pewien, że nie wymie­sza­łeś sobie tez z naszych dwóch postów? 🙂

        Niemniej, pre­cy­zu­jąc o co mi chodziło. Jeśli nie mam jakichś fun­da­men­tal­nych błędów w rozu­mo­wa­niu i wiedzy, czarna dziura składa się z materii, która do niej “wpadła”, tak jak np. Ziemia składa się z two­rzą­cej ją materii. Wyobra­żam to sobie tak, że najpierw mamy horyzont zdarzeń, potem pustą prze­strzeń, a następ­nie kulkę, która tworzy fak­tyczną czarną dziurę. Pytanie, jak duża (obję­to­ściowo, powierzch­niowo, jaką ma średnicę?) jest ta kulka. Zakładam, że ta o masie 6 mld Słońc będzie większa od tej, o masie 100 Słońc? Pytanie — jak bardzo? 0,1 mm? Kilometr? Milion kilo­me­trów?

      • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

        Prze­pra­szam jeśli zostałem źle zro­zu­miany, ale mówiąc o powierzchni nie miałem ani przez moment na myśli jakiejś mate­rial­nej bariery. To podstawa i uznałem, że wiadomo o co chodzi. Chodziło mi po prostu o zewnętrzną krawędź czarnej dziury. Co do jej roz­mia­rów, to zgodnie z teorią mani­fe­stuje ona ilość pożartej materii. Co więcej, od czasów Beken­ste­ina uważa się, że jed­no­cze­śnie rozmiar hory­zontu zdarzeń jest również miarą entropii czarnej dziury. Chyba, że wąt­pli­wość dotyczy czegoś innego, a źle rozumiem pytanie.

        “a następ­nie kulkę, która tworzy fak­tyczną czarną dziurę.”

        Słowo, którego szukasz to oso­bli­wość. Czarna dziura to cały obiekt.

        Jednak oso­bli­wość, co sugeruje sama nazwa, wymyka się poza naszą wiedzę. Czy może być to zwarta mate­rialna kulka o okre­ślo­nych wymia­rach? Być może, ale nic na ten temat nie wiemy. A może takie spoj­rze­nie nie ma sensu, w związku z eks­tre­mal­nym znie­kształ­ce­niem cza­so­prze­strzeni, gdzie pojęcie “kulki” nie ma sensu? Możemy pójść jeszcze dalej, bo jeśli materia zgnia­tana jest do mikro­sko­pij­nych gaba­ry­tów, to w grę wchodzą reguły kwantowe i nie istnieje żaden obiekt w rozu­mie­niu fizyki kla­sycz­nej.

      • Michał Skichał

        Słowo, którego szukasz to oso­bli­wość. Czarna dziura to cały obiekt.

        Tak Panie Adamie, ale kolega podążył za moim tokiem, gdzie chcąc pod­kre­ślić istotę czarnej dziury, spro­wa­dzi­łem ją wyłącz­nie do tej oso­bli­wo­ści.

      • m

        Słowo, którego szukasz to oso­bli­wość.

        A czy oso­bli­wość (jak każdy inny obiekt we wszech­świe­cie) nie powinna mieć co najmniej długości Plancka?

        I Michale — mniej lania wody, więcej kon­kre­tów i, na miłość, zwię­złość. Czytanie twoich postów to koszmar.

      • Michał Skichał

        A czy oso­bli­wość (jak każdy inny obiekt we wszech­świe­cie) nie powinna mieć co najmniej długości Plancka?

        Nie wiem. Z drugiej strony, dlatego to “coś” nazwano oso­bli­wo­ścią, bowiem wydaje się być czymś, co istnieć nie powinno, nie jest podobne do niczego innego i ma właśnie cha­rak­ter punktowy. Wiesz, trudno jest tutaj cokol­wiek powie­dzieć za pomocą “nor­mal­nych” słów, bowiem wszystko, co na ten temat wiemy, to nic innego jak liczby i wzory — to są po prostu obli­cze­nia mate­ma­tycz­nie i jak­kol­wiek chcemy to opisywać innym, niż mate­ma­tyka językiem, będzie pro­wa­dzić do nie­spój­no­ści i nie­ja­sno­ści. Ale być może, jeżeli prze­strzeń jest fak­tycz­nie skwan­to­wana, a więc nie mogą istnieć abs­trak­cyjne mate­ma­tyczne punkty, to pewnie i być może da się rozważać oso­bli­wość jako coś, co zajmuje takowy kwant prze­strzeni, bo wówczas nie dałoby się rozważać niczego, co byłoby mniejsze… no nie wiem.

        I Michale — mniej lania wody, więcej kon­kre­tów i, na miłość, zwię­złość. Czytanie twoich postów to koszmar.

        Spróbuję, ale co z tego wyjdzie, to też… nie wiem 🙂

      • Michał Skichał

        “ciekawym jest nato­miast, czy rozmiar hory­zontu zdarzeń zależy od ilości materii, jaka wpadła do czarnej dziury?”
        I głównie o to chodziło w moim pytaniu.

        Odpo­wiedź jest zasad­ni­czo “tak”. Dla naj­prost­szego roz­wią­za­nia, stricte teo­re­tycz­nego, a więc sta­tycz­nej i nie rotu­ją­cej czarnej dziury, horyzont zdarzeń wyznacza promień Schwarz­schilda — a to jest gene­ral­nie iloraz masy i kwadratu pręd­ko­ści światła (pomno­żone przez podwo­joną stałą gra­wi­ta­cyjną, ale to można sobie darować). Zatem rozmiar hory­zontu zdarzeń będzie pro­por­cjo­nal­nie zależny od masy obiektu, czyli masy tego wszyst­kiego, co wpadło do czarnej dziury. Możesz to spraw­dzić choćby w Wiki­pe­dii.

        Pytanie, jak duża (obję­to­ściowo, powierzch­niowo, jaką ma średnicę?) jest ta kulka.

        Odpo­wiedź już padła w moim poście. Temu właśnie służył cały ten wywód, który depre­cjo­nu­jesz 😉 Fizycy dali by Ci Nobla, doży­wot­nią rentę w absur­dal­nej wyso­ko­ści mie­rzo­nej tonami sztabek złota mie­sięcz­nie, a nie jakąś mierną walutą i pozwo­lili reda­go­wać wszyst­kie pod­ręcz­niki z ich działki, gdybyś wykazał, że jest to kulka, a więc coś, co ma pole powierzchni i objętość. Tym czasem w centrum czarnej dziury, miejscem, do którego trafia cała ta “wessana” materia, nie jest żadna kulka, lecz punkt. Tak, złowrogi, bez­wy­mia­rowy, nie mający obję­to­ści punkt.

      • sharent

        Hmm, nie jestem pewien czy pamiętam źródło, ale chyba w “Pięknie wszech­świata” Gre­eniego (ale może gdzieś indziej) wyczy­ta­łem, że w teorii strun przyj­muje się, że cząstki materii wcale nie są bez­wy­mia­ro­wymi puntkami. To znaczy — są nie­zwy­kle małe — ale ich wymiary są nie­ze­rowe, jak to przyj­mo­wało się bodaj w Modelu Stan­dar­do­wym. W myśl tego rozu­mo­wa­nia, jeśli mamy bardzo dużą sumę cząstek o nie­ze­ro­wym wymiarze, nawet ści­śnię­tych do granic moż­li­wo­ści (czyli tak jak w czarnej dziurze), to one również stworzą obiekt o pewnej obję­to­ści. I oso­bli­wość mogłaby mieć wtedy “jakiś” rozmiar. Oczy­wi­ście, to tylko mój wymysł na potrzeby dyskusji i zaprze­cze­nia, że czarna dziura o tak dużej masie miałaby nie mieć żadnego rozmiaru.

      • Michał Skichał

        No cóż, nigdy nie dowiemy się, co jest w czarnej dziurze, bo jaki­kol­wiek sprzęt by tam nie wysłać, nie uzyskamy od niego żadnych wyników pomiarów (żaden sygnał nie wyjdzie z czarnej dziury), nie mówiąc o tym, że sam sprzęt zapewne ulegnie znisz­cze­niu jeszcze przed hory­zon­tem zdarzeń (już tam są siły pływowe olbrzy­mie, materia ulega roze­rwa­niu, stąd opada ona na horyzont zdarzeń (i go prze­kra­cza) jako strumień zjo­ni­zo­wa­nego gazu dysku akre­cyj­nego, a nie np. gwiazda w całości).

        Poza tym, nie przyj­mu­jemy ot tak, że cząstki materii, te naj­mniej­sze, muszą być punktami. Zapewne są fizycy, którzy wierzą, że elektron jest punktem. Ale w rze­czy­wi­sto­ści jest tak, że istnieje okre­ślona granica roz­mia­rów, jakie jesteśmy w stanie zaob­ser­wo­wać. Kiedyś nie byliśmy w stanie obser­wo­wać drob­no­ustro­jów, ale dziś już jesteśmy. Kiedyś nie byliśmy w stanie zaob­ser­wo­wać atomu, ale dziś już jesteśmy. Ba, możemy zejść z obser­wa­cjami o kilka rzędów wiel­ko­ści niżej i pod­gląd­nąć, że atom nie jest jed­no­li­tym bytem, lecz z czegoś się składa. Naj­więk­szy mikro­skop, jakim dys­po­nu­jemy, to CERN. Jesteśmy w stanie zobaczyć elektron, ale już nic mniej­szego. A przecież to w cale nie jest jeszcze kres fizycz­nych roz­mia­rów. Po prostu nie umiemy zobaczyć mniej­szych rzeczy. Być może kiedyś będziemy w stanie dys­po­no­wać techniką umoż­li­wia­jącą nam ana­li­zo­wa­nie jeszcze mniej­szych wymiarów prze­strzen­nych a wówczas okaże się, że elektron oraz inne, dziś uważane za dalej już nie­po­dzielne, cząstki (i kwark, albo nawet neutrino) mają jednak struk­turę wewnętrzną. Jeżeli jakiemuś dok­to­ran­towi uda się rozbić elektron na coś mniej­szego, to będą jaja, ale nie można zakładać, że jest to cał­ko­wi­cie nie­moż­liwe. Po prostu nie wiemy jak to jest i nie dowiemy się tego nigdy, o ile ktoś nie wykaże, że elektron ma struk­turę wewnętrzną. Tak długo, jak się tego nie wykaże, nie będziemy wiedzieć, ani czy ją ma, ani czy jej nie ma. Tak mi się przy­naj­mniej wydaje.

  • Xitami

    dla mnie jest czymś ciekawym i to 

    odmóż­dża­jąco

    jest to jak bardzo gęsta może być czarna dziura
    widzia­łeś kiedyś zbiornik o pojem­no­ści jednego metra sze­ścien­nego?
    a widzia­łeś kiedyś żeliwny odważnik o wadze jednego kilo­grama? albo torebkę soli w sklepie?
    smrodek w tym zbior­niku, nie mówiąc o tak zwartych rzeczach jak krysz­tały w naszej dłoni to rzeczy tak zwarte, że byle dziura może pomarzyć.

    • Xitami

      czy 3 atomy wodoru na metr sze­ścienny to gęstość dla której nasz wszech­świat stałby się czarną dziurą?

      • Xitami

        czy raczej nie “stałby” się a “jest”
        wydaje się, że nie żyjemy w czarnej dziurze, ale czy miało by to dla nas jakoś zasad­ni­czo zna­cze­nie?
        — a za Emmy zasady zacho­wa­nia

  • Grzesiek Xitami

    przy­po­mniała mi się “moja” wielka mała liczba
    gdyby wszyst­kich ludzi ustawić na równiku to jaką jego część by zajęli?
    🙂 tak tak. wydaje się, że licznik miesza się z mia­now­ni­kiem… znaczy jak ten drugi nazywa się w ilorazie a nie w gra­ma­tyce.…. no

  • Michał Skichał

    Tak, fak­tycz­nie możemy mówić o oso­bli­wo­ści jako punkcie. A co więcej, problemy jakie właśnie roz­wa­żasz, są tymi samymi wąt­pli­wo­ściami, jakie spędzają sen z powiek fizykom 😉 Czarna dziura wciąż jest pojęciem stricte teo­re­tycz­nym — to, że jest oso­bli­wość i to punktowa, wynika z obliczeń. Czy zatem nasze obli­cze­nia, albo w ogóle całą fizyka, na której te obli­cze­nia bazują, nie jest przy­pad­kiem błędna? Tak to właśnie jest 🙂

    • BloodMan

      “wymiary prze­strzenne zamie­niają się z cza­so­wymi, że niby czas prze­ra­dza się w długość, a długość w czas”
      Wszystko fajnie, tylko w co prze­kształca się sze­ro­kość i wysokość? 🙂

      • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

        Dodam, że czę­ściowo to o czym pisze Michał znaj­dziesz w tekstach pod odpo­wied­nim tagiem na Kwantowo (choć oczy­wi­ście teksty pana Kierula również gorąco polecam!). Przede wszyst­kim stożki świetlne: https://www.kwantowo.pl/2017/09/29/takie-tam-stozki/

      • BloodMan

        No jestem na etapie NSTW Dragana, dużo cie­ka­wo­stek i fajnych analogii (i jeszcze więcej wzorów do których nie mam serca), ale gene­ral­nie 90% to wiem o co chodzi.
        Dopre­cy­zuję (bo odpo­wie­dzi jeszcze nie zna­la­złem): chodzi mi o to, że cza­so­prze­strzeń jest wie­lo­wy­mia­rowa — osie X=10,Y=20,Z=4 i czas T=23 (hotel na skrzy­żo­wa­niu LaStrada z LaPlace, 4 piętro, o 16:00). Dziura zmienia wymiary całkiem albo czę­ściowo (w zależ­no­ści od siły, tur­bu­len­cji, etc.), super. Ale jak sobie dowolnie zmienia to znaczy że odbywa się także podróż w czasie np. do prze­szło­ści (a bo osie są nagle X=23,Y=10,Z=20,T=4)?
        Skoro stożek cza­so­prze­strzeni może być dowolnie zmo­dy­fi­ko­wany to … hm

      • Michał Skichał

        Ojej, Panie Adamie, proszę wybaczyć link do kon­ku­ren­cji, ale prze­ga­pi­łem jakimś cudem to, że obrazek Nolana z prze­krę­co­nymi stożkami jest też na kwantowo ;/

  • Michał Skichał

    Ja powiem tak — w uprosz­cze­niu (jak zwykle olbrzy­mim) i z per­spek­tywy fizyki “szkolnej” — że wła­ści­wie nie istnieją żadne gra­wi­tony. Gra­wi­ta­cja to kwestia geo­me­trii cza­so­prze­strzeni. Czyli to tak, jak z naszą codzienną geo­me­trią loka­li­za­cji czegoś w prze­strzeni na powierzchni Ziemi. Nie ocze­ku­jemy, że długość i sze­ro­kość geo­gra­ficzna (nawet, jeżeli dodamy do nich wska­za­nia zegara) były jakąś cząstką ele­men­tarną, która w wyniku inte­rak­cji z innymi cząst­kami bądź atomami stwa­rzała nam dopiero w magiczny sposób rozmiary obiektów. To, że puszka ze spreyem ma jakąś wysokość i średnicę, nie wynika z inte­rak­cji gra­wi­to­nów z atomami puszki i znaj­du­ją­cego się w niej gazu. To, że po naci­śnię­ciu przy­ci­sku czą­steczki farby ulatują z otworu w puszce pod ciśnie­niem i tor ich lotu będzie łukiem, w efekcie prędzej czy później czą­steczki te opadną na Ziemię (o ile nie trafią wcze­śniej na jakąś prze­szkodę, np. ścianę), też nie wynika z inte­rak­cji ich atomów z gra­wi­to­nami. Dokład­nie te same zjawiska dzieją się w kosmosie. Czarna dziura jest źródłem gra­wi­ta­cji, a takie fotony są niejako spreyem. Przy­znaję jednak, że takie wyja­śnie­nie nie jest w pełni zado­wa­la­jące, bo poniekąd, w sposób niejawny, odwołuje się do new­to­now­skiej wizji gra­wi­ta­cji, którą para­fra­zu­jąc Ein­ste­ina można nazwać “upiornym oddzia­ły­wa­niem na odle­głość”. Iloraz masy i kwadratu odle­gło­ści — cząstki ele­men­tarne same tutaj wiedzą, do czego się przy­bli­żać i od czego oddalać. Ale z pomocą przy­cho­dzi nam teoria Ein­ste­ina: cząstki ele­men­tarne nie podró­żują po “pustej próżni”, lecz po “powierzchni” cza­so­prze­strzeni. Są niczym kula bilar­dowa tocząca się po stole bilar­do­wym. Tor ich ruchu zależy od tego, czy podłoże, po którym się toczą, jest płaskie. czy może garbate, czy jest zakrzy­wione pod jakimś kątem. Ta cza­so­prze­strzeń to właśnie takie podłoże, po którym toczą się fotony.

    Ale co więcej, samo zakrzy­wie­nie toru stru­mie­nia fotonów nie odbywa się też samo w sobie. Chodzi mi tutaj o oto, że jeden obser­wa­tor zaob­ser­wuje te fotony zakrzy­wione, a inny nie­ko­niecz­nie, może je zaob­ser­wo­wać jako nie­za­krzy­wione. Nie istnieje jakiś abso­lutny tor ruchu cząstek ele­men­tar­nych. Typowym przy­kła­dem na to zjawisko jest rów­no­waż­ność gra­wi­ta­cji i spadku swo­bod­nego (tj. sto­sow­nego przy­spie­sze­nia). W sieci jest pełno animacji poka­zu­ją­cych “eks­pe­ry­ment myślowy” z windą, wzno­szącą się bądź swo­bod­nie opa­da­jącą w atmos­fe­rze Ziemi, przez którą to windę prze­la­tuje strumień fotonów. Nie pamiętam, kto ten przykład wymyślił, ale być może dobrze on zilu­struje “pozor­ność” zakrzy­wie­nia toru fotonów. Być może nawet na tym blogu były gdzieś już podobne obrazki, o jakich tutaj mówię. Krótko mówiąc, z per­spek­tywy światła, strumień fotonów ma wrażenie, że leci po prostej. To “nam” się “wydaje”, że tor jego ruchu jest zakrzy­wiony. Kurczę, wybacz, ale utknąłem w tym wyja­śnia­niu, nie umiem tego w tej chwili lepiej napisać, a nie mam już na to czasu 😉

    • m

      Nie musisz tłu­ma­czyć mi jak działa zakrzy­wie­nie cza­so­prze­strzeni, wiem to.
      Reasu­mu­jąc, gra­wi­to­nów nie ma, jest zakrzy­wie­nie a gra­wi­ta­cja działa na innych zasadach niż pozo­stałe oddzia­ły­wa­nia pod­sta­wowe. Dla mnie sensowne ale w jakim tempie zmarszczki cza­so­prze­strzeni wywołane zmianą masy źródła roz­cho­dzą się po “prze­strzeni” (wiem, bardzo nie­zręcz­nie sfor­mu­ło­wa­nie ale nie wiem w jakie słowa to ubrać — wiadomo o co chodzi). Prędkość światła? Naj­pew­niej ale dlaczego?

      • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

        Kwestia gra­wi­to­nów pozo­staje otwarta; nie­któ­rzy fizycy cząstek ele­men­tar­nych wciąż ich wycze­kują, inni uważają, że taki twór jest zbędny. Jednak bez względu na to, oddzia­ły­wa­nie gra­wi­ta­cyjne roz­cho­dzi się z pręd­ko­ścią równą światłu. Teoria stwier­dzała to już wcze­śniej, a od momentu odkryć LIGO mamy też potwier­dze­nie eks­pe­ry­men­talne.

  • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

    Spójrz na odpo­wiedź do komen­ta­rza Sharenta. Dodam tu jednak, że roz­wa­ża­nia o oso­bli­wo­ści czarnej dziury mogą być podobne i mieć wspólny mia­now­nik z dywa­ga­cjami na temat początku wszech­świata. W obu przy­pad­kach mamy problem z poję­ciami czasu i prze­strzeni oraz łącze­niem gra­wi­ta­cji z mecha­niką kwantową. Stąd być może, pra­wi­dłowy byłby model ana­lo­giczny do tego opra­co­wa­nego przez Hawkinga i Hartle’a na potrzeby wyja­śnie­nia genezy wiel­kiego wybuchu.

    https://www.kwantowo.pl/2018/05/11/model-hawkinga-hartlea/

    • BloodMan

      Hm, ja tu cofnę do rozmiaru oso­bli­wo­ści… Z jednej strony zasadne jest mówienie że powierzch­nia BH (blac­khole) zaczyna się od hory­zontu zdarzeń — bo dalej nie wiemy co jest, ale z drugiej strony jest to bardzo nie­lo­giczne i nie­od­po­wie­dzialne uprosz­cze­nie wszyst­kiego.

      Gdybyśmy zmienili trochę obiekty i zamiast oso­bli­wo­ści byłaby ziemia, zamiast światła byłaby rakieta i zamiast pręd­ko­ści 300km/s byłoby 11km/s — to głupio byłoby mówić że ziemia zaczyna się gdzieś w atmos­fe­rze… ;p ;p ;p

      • Michał Skichał

        Gdybyśmy zmienili trochę obiekty i zamiast oso­bli­wo­ści byłaby ziemia,
        zamiast światła byłaby rakieta i zamiast pręd­ko­ści 300km/s byłoby 11km/s
        — to głupio byłoby mówić że ziemia zaczyna się gdzieś w atmos­fe­rze.

        W przy­padku Ziemi jest inaczej. Choć jej “hory­zontu” czy też nie widać — bo to tylko umowna, abs­trak­cyjna granica mate­ma­tyczna wyli­czana z masy planety, masy rakiety, pręd­ko­ści rakiety oraz odle­gło­ści rakieta-Ziemia — to jednak “oso­bli­wość”, przy­czyna przy­cią­ga­nia rakiety, jest widoczna bez problemu, z dużej odle­gło­ści, a na dodatek słychać przecież, jak miesz­kańcy tej planety hałasują nie­mi­ło­sier­nie na pewnych czę­sto­tli­wo­ściach fal radio­wych.

        Tym­cza­sem czarna dziura jest pojęciem ozna­cza­ją­cym jedynie tyle, że co do niej wpadnie, już prze­pa­dło, nie wypadnie. Pojęcia hory­zontu zdarzeń i oso­bli­wo­ści należy tutaj trak­to­wać jako hasła dodat­kowe, przy­na­leżne raczej do modelu teo­re­tycz­nego mającego wyja­śniać nam, czemu coś, co tam wpadnie, już nie wypadnie. Być może w przy­szło­ści, gdybyśmy dys­po­no­wali kom­plet­nym teo­re­tycz­nym wyja­śnie­niem dzia­ła­nia czarnej dziury, a zwłasz­cza tech­no­lo­gią umoż­li­wia­jącą nam wgląd do środka hory­zontu zdarzeń, uży­wa­li­by­śmy innych pojęć i wska­zy­wali wprost na to coś, co dziś nazywamy oso­bli­wo­ścią. Być może wówczas, lecąc rakietą, prze­wod­nik wska­załby palcem jakiś fragment czarnej czeluści i powie­dział “Patrzcie państwo, nic tam nie widać, prawda?”, po czym prze­łą­czył by obraz ekranu na spektrum czar­no­dziu­ro­wi­dze­nia i nie­spo­dzie­wa­nie ukazałby się zebranym wielki, włochaty Zbigniew, roz­ry­wa­jący na strzępy jakąś gwiazdę i jej układ pla­ne­tarny, zaże­ra­jący urwane kawałki z apetytem a prze­wod­nik by powie­dział: “Szanowni państwo, a nasi pra­dzia­do­wie nazywali Zbi­gniewa oso­bli­wo­ścią i chcieli go obliczać fizyką kwantową…”

      • BloodMan

        No myślę że Zbigniew byłby równie zdumiony… ;d

      • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

        Hipotezy, owszem. Naj­bar­dziej znana to pro­mie­nio­wa­nie Hawkinga. Tyle, że wypa­ro­wa­nie prze­cięt­nej czarnej dziury w tym procesie to czas rzędu decy­lio­nów lat, i to pod warun­kiem, że przy okazji nie będą niczego podjadać.

      • Michał Skichał

        Wszech­świat się roz­sze­rza, za henhen daleko i 2 dni 13 godzin będzie
        czarno, rozpadną się wiązania mię­dzy­czą­stecz­kowe które oddalą od siebie
        wszyst­kie gluony fotony bozony neutrina elek­trony protony

        O ile się nie mylę, to kon­cep­cja roz­sze­rza­ją­cego się wiecznie wszech­świata nie prze­wi­duje rozpadu wiązań che­micz­nych ani atomów. W tej kon­cep­cji chodzi o to, że teraz pusta prze­strzeń przybywa pomiędzy galak­ty­kami w tempie jakieś 70 km/s na każdy mega­par­sec prze­strzeni. Ponieważ przybywa pustej prze­strzeni między galak­ty­kami, zwiększa się odle­głość między tymi galak­ty­kami. Jak proces ten przy­spie­szy, to nie zmieni się nic poza tym, że odle­głość między galak­ty­kami będzie się zwięk­szać szybciej. Nato­miast jak dwie galak­tyki znajdują się dosta­tecz­nie blisko siebie, to pomiędzy nimi zachodzą oddzia­ły­wa­nia gra­wi­ta­cyjne. Takie galak­tyki są zbyt blisko siebie, aby ta nowa pusta prze­strzeń, której przybywa, mogła je roz­dzie­lić. W per­spek­ty­wie czasu bardziej praw­do­po­dobne jest, że takie sąsiadki po prostu się przy­cią­gną nawzajem, zderzą i wymie­szają, ewen­tu­al­nie jakąś część gwiazd rozpędzą i wyrzucą poza swój obręb (i te ulecą w nicość, o ile będą miały odpo­wied­nio dużą prędkość względem swojego macie­rzy­stego zbioru). Ta pusta prze­strzeń nie będzie przy­by­wać pomiędzy naszym Słońcem a Ziemią, bo to za mała skala prze­strzeni na tego typu zjawisko. Ale będzie tej pustej prze­strzeni przy­by­wać pomiędzy naszym sąsiedz­twem (tj, nasza Galak­tyka + Andro­meda + mniejsze galak­tyki sate­li­tarne) a pozo­sta­łymi galak­ty­kami. Co więcej, kon­cep­cja ta zakłada, że również gwiazdy w naszej galak­tyce zdążą się też wypalić i teo­re­tycz­nie, w miejscu w którym dawno, dawno temu była Ziemia, nie będzie można dostrzec ani gwiazd z niegdyś tęt­nią­cej życiem Galak­tyki, ani innych galaktyk… no cóż, być może ktoś jednak gdzieś dowodzi, że pustej prze­strzeni będzie przy­by­wać nie tylko szybciej i szybciej, ale też gęściej i gęściej, np. stałą Hubblea wyniesie 100000 m/s na każdy cen­ty­metr… ale przyznam się, że takiej kon­cep­cji nie spo­tka­łem… może być też i tak, że jednak źle rozumiem kon­cep­cję roz­sze­rza­nia się Wszech­świata. W każdym razie, piszę, co mi się wydaje 😉 Zaś co do Zbi­gnie­wów, to wg. tego, co mi się wydaje, to znaj­du­jące się w centrach galaktyk pozo­staną tamże, tylko że jak już wygasną gwiazdy, to nei będą miały co jeść, a więc po kolej­nych miliar­dach, miliar­dów lat, jako ostatnie byty we Wszech­świe­cie, wreszcie wyparują„,

      • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

        Ależ prze­wi­duje. Zakła­da­jąc sce­na­riusz śmierci cieplnej wszech­świata i wiecznej eks­pan­sji (czemu poświę­ci­łem osobny artykuł), musimy brać pod uwagę “zwy­cię­stwo” entropii na każdej płasz­czyź­nie. Nie chodzi o to, że puch­nię­cie prze­strzeni rozsadzi wiązania czy atomy (to domena wiel­kiego roz­dar­cia). Po prostu wraz z czasem wszyst­kie pier­wiastki ulegną roz­pa­dowi do naj­bar­dziej sta­bil­nych form, a potem nawet te zaczną się rozpadać. Wreszcie mamy kwestię poszcze­gól­nych cząstek. Obecna fizyka cząstek ele­men­tar­nych nie jest w stanie odpo­wie­dzieć czy proton jest trwały. Wiemy jedynie, że nie zare­je­stro­wa­li­śmy na razie jego rozpadu i powinien prze­trwać 10^36 lat. Ale jak naj­bar­dziej bierze się pod uwagę obraz przy­szło­ści wypeł­nio­nej wyłącz­nie zde­ge­ne­ro­wa­nymi ciałami pogwiaz­do­wymi (czarne dziury i białe karły) i lichym, smętnym pro­mie­nio­wa­niem wypeł­nia­ją­cym prze­pastną, pustą prze­strzeń.

      • Michał Skichał

        A no tak, Wielkie Roz­dar­cie, no jest coś takiego 😉 z tej per­spek­tywy to fak­tycz­nie osta­tecz­nie nawet i planety odpadną od swoich gwiazd, a gwiazdy od super­ma­syw­nych czarnych dziur, jak też i atomy się rozwieją, bo przecież tej prze­strzeni będzie przy­by­wać nawet i pomiędzy kwarkami… a ja tym­cza­sem bardziej żem się zapętlił wokół Wiel­kiego Ochło­dze­nia (Big Freeze/Chill).

  • Arek Wit­t­brodt

    “Praca Schwarz­schilda uświa­do­miła uczonym, że prze­ciętna czarna dziura to obiekt masywny i gęsty…”

    Myślę, że wpadł pan w pułapkę zbyt­niego uprosz­cze­nia i przez to pominął pan jedną z naj­bar­dziej fascy­nu­ją­cych cech czarnych dziur (tak, wiem — w czarnych dziurach chyba wszystko jest nie­zmier­nie fascy­nu­jące 😉 )

    Promień Schwarz­schilda jest wprost pro­por­cjo­nalny do masy czarnej dziury — mała zabawa mate­ma­tyką daje nam, że jej gęstość jest odwrot­nie pro­por­cjo­nalna do kwadratu jej pro­mie­nia. To znaczy że im bardziej masywna/wielka czarna dziura, tym jej gęstość jest mniejsza!

    Dla dwóch przy­kła­dów podanych przez pana w artykule:

    Dla Betel­gezy gęstość miałaby nie­wy­obra­żalną wartość 1,6*10^16 kg/m^3
    Dla czarnej dziury w M87 zaledwie 0,1 kg/m^3, czyli ponad 12 razy mniej, niż gęstość powie­trza!

    (mam nadzieję, że nie popeł­ni­łem błędu w obli­cze­niach)

    • Michał Skichał

      A skąd ta zależ­ność gęstości czarnej dziury od pro­mie­nia Schwarz­schilda? Jeżeli chodzi o czarną dziurę, to roz­wa­żamy tutaj obiekt znaj­du­jący się wewnątrz swojego własnego pro­mie­nia Schwarz­schilda, a więc obiekt którego rozmiary, w tym objętość, muszą być mniejsze od roz­mia­rów pro­mie­nia Schwarz­schilda. W prze­ciw­nym razie nie byłaby to czarna dziura. Przecież z defi­ni­cji czarną dziurą jest cokol­wiek, co zostanie skom­pre­so­wane do roz­mia­rów mniej­szych od pro­mie­nia Schwarz­schilda wyzna­czo­nego dla masy tegoż obiektu.

      Co więcej, jeżeli roz­wa­żamy model Schwarz­schilda, a więc model czarnej dziury nie­ro­tu­ją­cej, to obiekt o jakim tu mowa ma cha­rak­ter punktowy i nie należy do cza­so­prze­strzeni i z tej racji nazywany jest oso­bli­wo­ścią. To ta oso­bli­wość ma masę i gęstość, a nie promień Schwarz­schilda. Realnie nie jest możliwe obli­cze­nie gęstości dla punktu, bowiem punkt jest bez­wy­mia­rowy. Ale możemy założyć w uprosz­cze­niu, że punkt to po prostu coś bardzo, bardzo, bardzo małego, a więc jego rozmiary dążą do zera.

      Załóżmy zatem, że objętość oso­bli­wo­ści to 0,00000000000000001 m, masa wynosi 100 kg i jaka przy tym wychodzi nam gęstość? Dodam na mar­gi­ne­sie, że gęstość to nic innego, jak masa podzie­lona przez objętość.

      Aby w tej zabawie przy­bli­żyć się do real­no­ści, przyj­mijmy objętość z kil­ka­krot­nie większą liczbą zer po prze­cinku, a masę jako równą krot­no­ści masy Słońca. I jaka nam wówczas wyjdzie gęstość?

      • Arek Wit­t­brodt

        Spo­koj­nie 😉

        Czarna dziura z defi­ni­cji to obszar cza­so­prze­strzeni, z której nic nie może uciec. Czyli liczy się promień Schwarz­schilda. Wzór można znaleźć sobie w inter­ne­cie i po prze­kształ­ce­niach, wyko­rzy­stu­jąc wzory na objętość kuli i na — przy­to­czony przez pana — gęstość dosta­niemy odpo­wied­nią zależ­ność.

        Tak czy siak jest w tym trochę umow­no­ści, bo jak pan sam zauważył, cała materia zawiera się w oso­bli­wo­ści (tak nam się przy­naj­mniej zdaje) 😉

      • Michał Skichał

        Zabawne obli­cze­nia jako forma dowcipu to kapi­talna sprawa, ale obawiam się, że bez odpo­wied­niego komen­ta­rza, pogubimy się tutaj, zwłasz­cza kiedy ani fizyka, ani mate­ma­tyka nie są naszą mocną stroną 😉

  • Marcin Królak

    Einstein był nie­sa­mo­wity, wymyślił teorię, która nie tylko od ponad wieku co rusz potwier­dza na każdym oma­wia­nym przez nią polu, ale mało tego nie polega jakim­kol­wiek korektom. Jest to swego rodzaju naprawdę nie­zwy­kłe osią­gnię­cie.

    • stark2991

      W dodatku wzór opi­su­jący tę teorię jest banalnie prosty i składa się z raptem trzech zmien­nych 🙂
      Wróć, dwóch zmien­nych, bo przecież c w próżni jest stałe

      • m

        Teoria względ­no­ści to coś więcej niż wzór na rów­no­waż­ność masy i energii.

      • stark2991

        Oczy­wi­ście, ale ten wzór jest jednym z jej fun­da­men­tów 🙂

      • Michał Skichał

        Akurat to nie fun­da­ment teorii względ­no­ści, tylko jakaś boczna uliczka odcho­dząca od innej bocznej uliczki 😉 Einstein to poważny temat a wy tu jaja sobie robicie he he

      • laser raptor

        Akurat Równanie Ein­ste­ina to jest już naprawdę niezła kobyła.

  • Teresa

    Chcia­ła­bym wiedzieć czy istnieje moż­li­wość uzy­ska­nia “zdjęcia” czarnej dziury z bardziej odle­głych rejonów niż M87. Gene­ral­nie myślę o kwa­za­rach. Nie mam raczej na myśli tych poło­żo­nych na krańcach wszech­świata, ale chodzi mi o kwazar ze zdjęcia Hubble’a oddalony o 2,5 miliarda lat świetl­nych.

    • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Trzeba przyznać, że jednak między 55 mln ly, a 2,5 mld ly jest gigan­tyczna różnica. Naj­więk­sze dziury mogą być większe dwa, mak­sy­mal­nie trzy razy od M87, a leżą dzie­siątki razy dalej. Nie sądzę aby dla EHT kwazary były dziś osią­galne.

    • Michał Skichał

      W dzi­siej­szych czasach pojęcie “zdjęcie” jest wie­lo­znaczne w astro­no­mii. Znaczy tyle, co “obrazek”, przy czym nie jest już istotne, w jaki sposób go otrzy­mano. W pier­wot­nym zna­cze­niu chodzi po prostu o foto­gra­fię wykonaną przez aparat foto­gra­ficzny a Hubble to taka wielka cyfrówka, jakby nie było. Sęk w tym, że astro­no­mo­wie robią zdjęcia odle­głych obiektów tak, że czas naświe­tla­nia wynosi kil­ka­na­ście — kilkaset godzin, a reje­struje się zdjęcie w zakresie fal elek­tro­ma­gne­tycz­nych nie­po­strze­ga­nych ludzkim okiem, np. pewne zakresy pod­czer­wieni, ultra­fio­letu itd. Dopiero z kilku takich foto­gra­fii skleja się końcowy obrazek, który dodat­kowo jest pod­ko­lo­ro­wy­wany sztucz­nie, aby np. uwi­docz­nić rozkład wodoru wyróż­nioną barwą. Laicy się cieszą, że obrazek bajecz­nie kolorowy a kosmos prze­piękny, choć “gołym okiem” czegoś takiego nikt przecież nigdy nie zobaczy. Obecnie rekon­struk­cja wizualna fal radio­wych też bywa okre­ślana mianem “zdjęcia”, i to nie tylko w mate­ria­łach popu­lar­no­nau­ko­wych, adre­so­wa­nych dla dzien­ni­ka­rzy. W efekcie byłbym skłonny się założyć, że naj­szyb­ciej uzyskamy właśnie obrazy z inter­fe­ro­me­tru typu ALMA, który nota bene jets metodą o znacznie większej roz­dziel­czo­ści prze­strzen­nej (a wła­ści­wie nale­ża­łoby rzec, kątowej) badanego obszaru kosmosu, niż jaki­kol­wiek teleskop optyczny, z Hubble włącznie. Pod­glą­da­nie dysków pro­to­pla­ne­tar­nych czy młodych gwiazd bądź obiektów, które jeszcze nawet gwiazdą nie są, tą właśnie metodą, daje spek­ta­ku­larne wyniki. Tak więc podej­rze­wam, że “zdjęcie” czarnej dziury, jeżeli kto­kol­wiek je zrobi, to będzie właśnie grafika uwi­dacz­nia­jąca rozkład fal elek­tro­ma­gne­tycz­nych w ich radiowym spektrum… bądź w zakresie linii emi­syj­nych pewnych typowych dla kosmosu związków che­micz­nych (linii emi­syj­nych w zakresie radio­wego spektrum fal oczy­wi­ście)… już teraz się mówi o tym, że tak rozu­miane zdjęcie z centrum naszej galak­tyki jest już mon­to­wane, zatem czemu by nie próbować podobnie zbadać centrów kwazarów?

  • Teresa

    Jak to jest na prawdę z tą czarną dziurą i oso­bli­wo­ścią? Oso­bli­wość jest wiel­ko­ści Plancka. Czy w tym czymś o roz­mia­rach Plancka mieści się abso­lut­nie cała materia, która wpadła do czarnej dziury? bo coś mi to się wydaje nie­moż­liwe. A jeśli całość, by była zawarta w tym jednym jedynym punkcie, a czarna dziura paruje, to oso­bli­wość wcho­dząca w jej skład też powinna kiedyś wypa­ro­wać. A jak nie to co z nią?

    • Michał Skichał

      Jak to jest na prawdę z tą czarną dziurą i oso­bli­wo­ścią? Oso­bli­wość jest
      wiel­ko­ści Plancka. Czy w tym czymś o roz­mia­rach Plancka mieści się
      abso­lut­nie cała materia, która wpadła do czarnej dziury? bo coś mi to 
      się wydaje nie­moż­liwe.

      Pani Tereso, to “tylko” czarna dziura. Ciekawe, co Pani powie na to, jak te wykształ­ciu­chy w białych, labo­ra­to­ryj­nych kitlach, opisują akt stwo­rze­nia. Ich zdaniem, na początku był bez­wy­mia­rowy punkt w którym znaj­do­wała się cała materia. Nie mówimy tutaj o masie będącej wie­lo­krot­no­ścią masy Słońca, mówimy o całej materii Wszech­świata sku­pio­nej w bez­wy­mia­ro­wym punkcie, którego gęstość, ciśnie­nie i tem­pe­ra­tura — o ile wówczas w ogóle można było posłu­gi­wać się takimi kate­go­riami — były nie­skoń­czone. Gdy nastą­piło WIelkie Bum, naro­dziła się prze­strzeń i dopiero od tej chwili możemy mówić o roz­mia­rach, w tym o długości Plancka. Z tego bez­wy­mia­ro­wego punku zaś materia wypełzła i zajęła całą dostępną, wówczas jeszcze maleńką, prze­strzeń. Z racji nie­wy­obra­żal­nej ilości tej materii i nie­wy­obra­żal­nie małych wymiarów nowo­rod­ko­wej prze­strzeni, materia ta była nie­wy­obra­żal­nie ści­śnięta i skom­pre­so­wana, aż tak bardzo, że nie przy­po­mi­nała w ogóle tego, co dziś okre­ślamy tym słowem. Dopiero stop­niowo, jak prze­strzeń nabie­rała roz­mia­rów, materia ulegała roz­prę­ża­niu, aż w końcu można było wyod­ręb­nić jakieś tam cząstki i anty­cząstki, fotony i elek­trony, a gdy prze­strzeni jeszcze przybyło, to te cząstki mogły się połączyć w atomy.… no i tak dalej. W efekcie nie­któ­rzy twierdzą, że czarna dziura to proces odwrotny do narodzin Wszech­świata. Inni idą dalej, że czarna dziura w naszym Wszech­świe­cie to coś, co zapo­cząt­ko­wuje Wielkie Bum w jakimś innym Wszech­świe­cie. Ale Roger Penrose, jak pamiętam z tego jedynego wykładu, na którym miałem okazję go posłu­chać, kate­go­rycz­nie się od takich rzeczy odcinał sta­now­czo twier­dząc, że czarne dziury są czymś cał­ko­wi­cie odrębnym od Wiel­kiego Wybuchu i więcej te zda­rze­nia dzieli, niż łączy. 😉

      czarna dziura paruje, to oso­bli­wość wcho­dząca w jej skład też powinna kiedyś wypa­ro­wać.

      Mam wrażenie, że chyba o to właśnie w tym paro­wa­niu chodzi, że niby czarna dziura — jeżeli paruje — to kiedyś tam byłaby w stanie nawet i całkiem wypa­ro­wać, a więc zniknąć. O ile można to paro­wa­nie rozumieć jako proces, który fak­tycz­nie odnosi się do tego, co znajduje się za hory­zon­tem zdarzeń. Gene­ral­nie paro­wa­nie dziury to tylko proces pozorny: na hory­zon­cie zdarzeń powstaje para cząstek, cząstka + anty­cząstka. Jedna z pary prze­kra­cza horyzont i wpada do czarnej dziury, druga zaś ulatuje i nie wpada do czarnej dziury. Powstaje jednak problem: we Wszech­świe­cie materii (bądź anty­ma­te­rii) zaczyna przy­by­wać. Inny problem: powsta­wa­nie takich par cząstka + anty­cząstka nie­ko­niecz­nie musi być procesem realnym. Fizycy mówią na to cząstki wir­tu­alne, które powstają i ani­hi­lują tak szybko, że nie ma sensu nawet rozważać czasu ich ist­nie­nia. W obli­cze­niach zresztą w ogóle nie używa się czasu. Główna inter­pre­ta­cja jest taka, że to tylko kon­strukt teo­re­tyczny, obli­cze­nia doty­czące tych cząstek są przy­datne, aby wyjaśnić inne zjawiska, choć same takie cząstki nie­ko­niecz­nie muszą istnieć. Pomi­ja­jąc te kwestie, to powtórzę może to, co już napi­sa­łem, mia­no­wi­cie mam wrażenie, że w myśl kon­cep­cji paro­wa­nia czarnych dziur w nie­wy­obra­żal­nie długim czasie, liczonym w miliar­dach miliar­dów lat i po speł­nie­niu szeregu kolej­nych warunków, teo­re­tycz­nie czarna dziura mogłaby wypa­ro­wać cał­ko­wi­cie, co by ozna­czało, że znik­nąłby i horyzont zdarzeń, i oso­bli­wość.

      • Teresa

        Dosko­nale wiem, że tak właśnie powstał wszech­świat. Po prostu trudno mi sobie wyobra­zić, aby cała ta materia zawarta była w jednym bez­wy­mia­ro­wym punkcie — punkcie Plancka, a w przy­padku oso­bli­wo­ści, z której powstał wszech­świat do tego roz­grza­nym do tem­pe­ra­tury jakiegoś kwin­ty­liarda stopni Cel­sju­sza. Pytanie co mogło być aż tak roz­grzane skoro w zasadzie nic jeszcze nie było, trochę prze­kra­cza zdol­no­ści mojego umysłu. Jądro sło­neczne ma około miliarda stopni, ale to nie dziwi. Jak się weźmie pod uwagę materię zawartą w jego pokaź­nych roz­mia­rach, to tem­pe­ra­tura panująca w jego wnętrzu nie budzi zastrze­żeń. W przy­padku oso­bli­wo­ści już nie wiadomo o co wła­ści­wie chodzi. Dlatego wydaje mi się to takie nie­re­alne.

        A wracając do czarnej dziury to jeśli jej paro­wa­nie jest tylko procesem pozornym, no to chyba można założyć, że raczej nigdy nie wyparuje. Istnieje jedynie jakaś “gra” pomiędzy cząst­kami (i to nie­ko­niecz­nie tymi realnymi) na hory­zon­cie zdarzeń.
        Dziwne to wszystko w tej fizyce, ale usiłuję zro­zu­mieć na ile to tylko możliwe.
        Gra­wi­ta­cja czarnej dziury jest czymś nie­sa­mo­wi­tym w skali całego uni­wer­sum, Czy gra­wi­ta­cję powoduje sama obecność masy zawartej w jej wnętrzu czy jest może tak, że jeżeli czarna dziura wiruje, to wiro­wa­nie tej całej materii tam zgnia­ta­nej z ogromną pręd­ko­ścią i siłą wywołuje takie efekty gra­wi­ta­cyjne?

  • Zbig Kurzawa

    Kolej na nowego Ein­ste­ina, który połączy teorię względ­no­ści z mecha­niką kwantową. Naj­lep­szym kan­dy­da­tem jest teoria pętlowej gra­wi­ta­cji kwan­to­wej, ale wymaga ona jeszcze dopra­co­wa­nia.