Czarna dziura to nic innego jak masywny obiekt o ogromnej gęstości materii, a co za tym idzie o niewielkich rozmiarach. To wszystko powoduje, że pole grawitacyjne wytwarzane przez czarną dziurę jest tak duże, że dosłownie wsysa otaczającą ją materię, a nawet nie pozwala na wydostanie się światła z jej powierzchni. Obserwowane są układy wielokrotne gwiazd, w których występuje czarna dziura, a której obecność jest wykrywana dzięki temu, że ubywa materii z jej towarzyszek. Przewiduje się, że w centrum naszej galaktyki znajduje się czarna dziura.
Czarna dziura posiada tzw. horyzont zdarzeń, czyli sferyczną granicę wokół czarnej dziury, ale znajdującą się ponad jej powierzchnią. Przekroczenie tej granicy przez cząstkę jest dla niej wyrokiem skazującym – już się z czarnej dziury nie wydostanie i nieubłaganie zmierza do jej powierzchni.
Jak powstaje czarna dziura?
Najprawdopodobniej jest ostatnim stadium życia masywnej gwiazdy, która po „wypaleniu” paliwa (przede wszystkim wodoru, który jest zamieniany w hel) i zachwianiu równowagi pomiędzy własną grawitacją a ciśnieniem wynikającym z przemian termojądrowych, zaczyna się w sobie zapadać.
Ponieważ czarna dziura wchłania wszelką materię oraz promieniowanie, które zabłąkają się w jej pobliże, oznacza to, że jej masa cały czas się zwiększa. A to z kolei potęguje wytwarzane przez nią pole grawitacyjne.
Taki scenariusz nie wróży nic dobrego dla wszechświata – oznacza to ni mniej ni więcej, że w ostateczności cała materia zostanie pochłonięta przez czarne dziury, które ostatecznie pochłoną się nawzajem, kończąc ostatecznie jako jedna czarna dziura, która pod działaniem własnej grawitacji zamieni się w bezwymiarowy punkt (ponieważ grawitacja zakrzywia również czasoprzestrzeń).
Jest to jeden z możliwych „końców świata” na skalę kosmiczną. Dwa pozostałe scenariusze wynikają z faktu, że wszechświat się ciągle rozszerza, a to prowadzi to pytania, jaką dynamikę będzie miał ten proces. Albo będzie się rozszerzał w nieskończoność i skończymy w kosmicznej pustyni, albo siła grawitacji zrównoważy „ucieczkę” materii, a wszechświat zostanie „zamrożony” i pozostanie w takim stanie w nieskończoność.
Ale miało być o parowaniu czarnych dziur. Hawkingowi nie podobały się takie obiekty, które pożerałyby wszechświat. Zastanawiał się, czy przechodzą terapię odchudzającą poprzez emisję promieniowania. I opracował model, w którym rzeczywiście coś takiego się dzieje. A to oznacza, że czarne dziury wcale nie są takie czarne.
Hawking przy budowie swojej teorii posłużył się faktami, że istnieje tzw. antymateria, oraz ciekawymi właściwościami próżni, która jak się okazuje nie jest wcale taka pusta. Z punktu widzenia mechaniki kwantowej próżnia ma pewien potencjał, który umożliwia spontaniczne zaistnienie energii w postaci wirtualnej pary cząstka-antycząstka. Hawking porównuje taką próżnię do bulgoczącego kotła zupy, na powierzchni której krótkotrwale pojawiają się bąble – pary cząstek. Naukowiec założył, że na horyzoncie zdarzeń pojawia się taka właśnie para, z której cząstka „zwykłej” materii odlatuje w siną dal, a antycząstka spada na powierzchnię czarnej dziury. Co to oznacza? Antycząstka spotyka cząstkę –element czarnej dziury, to spowoduje anihilację obu cząstek i doprowadzi do kurczenia się dobrostanu czarnej dziury. Cząstka, która była elementem wykreowanej pary, stanowi tzw. promieniowanie Hawkinga. I w tym momencie dochodzimy do konkluzji, że rzeczywiście czarne dziury nie muszą być obiektami wiecznymi, że ostatecznie „wyparują”.
Warto zapoznać się z dorobkiem naukowym Stephena Hawkinga. Szczególnej uwadze polecamy książkę „Krótka historia czasu”.
