Gamma č. 060 (Dopisy čtenářů - černé díry)

Broněk:

Zdar hvězdopravče, když jsi nakousl tu černou díru, tak jsi tam psal o tom, že tam padá plyn (a tím i ostatní objekty) po spirále! A to mi nejde do hlavy, proč zrovna po spirále, když by to mělo bejt po nějaký parabole rovnou dolů? Mám teď díru vě vědomostech o černý díře.

Milan:

Podle toho co píšeš se tedy Galaxie "za čas" celá zhroutí do černé díry. Jestli může černá díra sežrat černou díru, tak potom by za větší čas všechno skončilo v jedné černé díře a už nebude nic. Je to tak ? Potom to znamená co nejrychleji probendit všechny úspory, aby je ta černá díra nedostala :-]].

Ono je to trochu jinak: naše Galaxie, tak jako většina ostatních, je velká rotující soustava, v níž obecně platí, že odstředivá síla působící na každý objekt obíhající kolem středu Galaxie je rovna (gravitační) přitažlivé síle centrální oblasti, ve které se černá díra nachází. Všechny tyto objekty proto obíhají kolem jádra podobným způsobem, jako se pohybují planety kolem Slunce. Záměrně říkám ?podobným? způsobem, protože analogie není zcela přesná. Hvězdy v Galaxii se totiž vzájemnou gravitační přitažlivostí ovlivňují mnohem víc než planety (jsou sice od sebe mnohem dál, jsou však také daleko těžší): toto vzájemné ovlivňování je velmi slabé až zanedbatelné na relativně ?řídce obydlené? periferii Galaxie, kde se nacházíme my, a sílí směrem k jádru, kde vzdálenosti mezi hvězdami klesají. V centrální oblasti Galaxie jsou už jednotlivé objekty (hvězdy, plynná a prachová mračna a další tělesa) tak blízko sebe, že tvoří gravitačně vázané celky, takže tato oblast pak rotuje téměř jako tuhé těleso, tj. úhlová rychlost rotace tam už není významně závislá na vzdálenosti od jádra Galaxie (ve sluneční soustavě platí, že čím je planeta ke Slunci blíž, tím vyšší musí být její rychlost, protože na kompenzaci silnější přitažlivosti Slunce potřebuje planeta větší odstředivou sílu a tím i rychlost). To pak ale znamená, že do černé díry padají jen ty objekty, které se nacházejí v její bezprostřední blízkosti, protože obíhají pomaleji, než je potřeba k jejich udržení na stabilní oběžné dráze. Navíc v těchto oblastech často dochází k tomu, že při náhodném blízkém míjení dvou hvězd jedna získá oběžnou rychlost na úkor druhé (jako to v mikroskopickém měřítku provedly sondy Voyager Jupiteru) a ta druhá se pak dostane na nestabilní, sestupnou dráhu.


Ještě jinak řečeno: v souladu s Newtonovými gravitačními zákony oběžná rychlost směrem k jádru Galaxie roste, aby vzniklá odstředivá síla dokázala vyrovnat rostoucí přitažlivost jádra; od určité vzdálenosti však tato závislost přestává platit a tělesa v blízkosti jádra obíhají v podstatě jako smítka prachu na gramofonové desce stejnou úhlovou rychlostí, měřenou v úhlových stupních/rok (a tedy směrem k jádru čím dál menší obvodovou rychlostí, měřenou v km/s).


Čím je těleso nebo oblak plynu blíž k jádru, tím rychleji proto padá do černé díry, zatímco objektům obíhajícím kolem centra Galaxie samostatně (protože v dostatečné vzdálenosti), po správných keplerovských drahách, takové nebezpečí nehrozí ani ve velmi vzdálené budoucnosti. Tím spíš se to netýká nás v našem poklidném koutku, ležícím asi dvě třetiny cesty od jádra k okraji galaktického disku. (Nehledě na to, že ani pád do černé díry ještě není definitivním koncem všeho; o tom si povíme jindy.)


Tvoje peníze, Milane, tedy černá díra v jádře Galaxie určitě nepohltí; co jim hrozí daleko spíš, to jsou ?černé díry? v našich bankách :-) což jsme ostatně oba před časem jako bývalí bankovní úředníci zažili z větší blízkosti, než nám bylo milé.


Ohledně Broňkovy otázky na tvar dráhy tělesa v blízkosti černé díry: za normálních okolností by to měla být buď parabola padajícího nebo elipsa náležitě obíhajícího tělesa, to podle oběžné rychlosti. Potíž je v tom, že v blízkém okolí černé díry panuje všechno jiné než normální podmínky. Nejenže se obíhající tělesa neustále srážejí a vzájemně zpomalují, ale navíc tam dochází v důsledku působení extrémně silné gravitace ke složitým relativistickým efektům (o tom někdy příště): to má mimo jiné za následek intenzívní vyzařování vysokoenergetických fotonů a gravitačních vln, což obíhajícím tělesům ubírá na energii a stahuje je na sestupnou spirálu (právě díky tomuto vyzařování, které probíhá ještě nad horizontem Schwarzschildova poloměru, je černá díra vůbec pozorovatelná).

Technická poznámka:


V poslední době začínáme ve firmě registrovat problémy s příjmem elektronické pošty v souvislosti s tím, že firemní webové rozhraní blokuje e-maily od některých méně seriózních, proti rozesílání spamu (nevyžádané pošty) hůře zajištěných providerů (mám ověřeno, že toto blokování ze strany naší firmy se týká například domény ATLAS). Protože bych nerad nevědomky přicházel o vaše cenné otázky a připomínky, chtěl bych se proti takovým nehodám trochu pojistit. Ode dneška budu každý obdržený vzkaz odesílateli potvrzovat; nedostanete-li ode mě takové potvrzení nejpozději do týdne (v naprosté většině případů by mělo přijít druhý den), znamená to, že se zpráva ztratila. V takovém případě mi prosím pošlete krátké upozornění na moji soukromou adresu (j.stone@worldonline.cz), ze které občas dostáváte některá vydání Gammy. Podám za vás pak u firemního strážce sítě žádost o individuální výjimku, aby elektronický hlídací pes nevrčel na vaše příchozí emaily [nevěřili byste, že se ta suplika musí poslat až do Houstonu, kde pověřený pišišvor zapíše do databáze, že Tonda Kocourek z Čech má úředně povoleno mejlovat Jardovi Peckovi tamtéž; a pak že o nás ve světě nevědí :-) ]

Nemusíte rozlišovat, jestli mi posíláte své vzkazy do práce (jaroslav.pecka@compaq.com) nebo domů (j.stone@worldonline.cz); všechny zprávy ze soukromé schránky jsou automaticky přesměrovány na firemní adresu.