Od asteroidů schopných vyhladit celé druhy po výbuchy gama záření a supernovy, které mohou vyhladit život na Zemi, vesmír má dostatek síly ke zničení naší malé planety. Ale ve vesmíru je něco zdánlivě děsivější - schopné zničit cokoli ve své blízkosti. Mohla by Země být pohlcena černou dírou?
From asteroids capable of destroying entire species, to gamma-ray bursts and supernovae that could exterminate life on Earth, outer space has no shortage of forces that could wreak havoc on our tiny planet. But there’s something in space that seems more terrifying than any of these – something that wipes out everything it comes near. Could the Earth be swallowed by a black hole?
Černá díra je objekt tak hustý, že čas a prostor kolem sebe neodvratně mění, ohýbá je do nekonečné propasti. Nic, dokonce ani světlo, se nepohybuje tak rychle, aby uniklo gravitačnímu tahu černé díry, jakmile přesáhne určitou hranici, známou jako Horizont událostí. Jako kosmický vysavač s nekonečnou kapacitou černá díra pohltí vše na své cestě a nepustí nic ven.
A black hole is an object so dense that space and time around it are inescapably modified, warped into an infinite sink. Nothing, not even light, can move fast enough to escape a black hole’s gravitational pull once it passes a certain boundary, known as the event horizon. Thus, a black hole is like a cosmic vacuum cleaner with infinite capacity, gobbling up everything in its path, and letting nothing out.
Chceme-li zjistit, jestli by černá díra mohla spolknout Zemi, musíme nejdříve určit, kde se nacházejí. Jak to udělat, když nevyzařují světlo? Naštěstí dokážeme pozorovat jejich vliv na okolní vesmír. Když se hmota přiblíží k černé díře, obrovské gravitační pole ji urychlí. Což vyzáří obrovské množství světla. U objektů příliš vzdálených na pohlcení obrovská gravitační síla stále ovlivňuje jejich oběžné dráhy. Spatříme-li pár hvězd obíhajících kolem zdánlivě prázdného místa, mohla by to mít na svědomí černá díra. Podobně světlo procházející blízko horizontu je odraženo jako jev zvaný gravitační čočka.
To determine whether a black hole could swallow the Earth, we first have to figure out where they are. But since they don’t emit light, how’s that possible? Fortunately, we’re able to observe their effect on the space around them. When matter approaches a black hole, the immense gravitational field accelerates it to high speed. This emits an enormous amount of light. And for objects too far away to be sucked in, the massive gravitational force still affects their orbits. If we observe several stars orbiting around an apparently empty point, a black hole could be leading the dance. Similarly, light that passes close enough to an event horizon will be deflected in a phenomenon known as gravitational lensing.
Většina objevených černých děr je dvou typů. Ty malé, zvané hvězdné černé díry, mají hmotu 100krát větší než naše Slunce. Vznikají, když velká hvězda spálí své palivo ve svém jádru a to zkolabuje. Bylo pozorováno pár takových objektů v okruhu 3000 světelných let a jenom v Mléčné dráze by mohlo být až 100 milionů malých černých děr. Měli bychom se tedy bát? Pravděpodobně ne. Navzdory jejich obrovské hmotě mají hvězdné černé díry poloměr okolo 300 kilometrů nebo méně, což minimalizuje možnost přímé srážky se Zemí. Ale protože jejich gravitační pole může ovlivnit planetu i z dálky, mohou být nebezpečné i bez přímé srážky. Kdyby typická hvězdná černá díra míjela oblast Neptunu, oběžná dráha Země by byla významně ovlivněna, s katastrofální následky.
Most of the black holes that we’ve found can be thought of as two main types. The smaller ones, called stellar mass black holes, have a mass up to 100 times larger than that of our sun. They’re formed when a massive star consumes all its nuclear fuel and its core collapses. We’ve observed several of these objects as close as 3000 light-years away, and there could be up to 100 million small black holes just in the Milky Way galaxy. So should we be worried? Probably not. Despite their large mass, stellar black holes only have a radius of around 300 kilometers or less, making the chances of a direct hit with us miniscule. Although because their gravitational fields can affect a planet from a large distance, they could be dangerous even without a direct collision. If a typical stellar-mass black hole were to pass in the region of Neptune, the orbit of the Earth would be considerably modified, with dire results.
Každopádně kombinace malé velikosti a rozlehlosti galaxie znamená, že hvězdných černých děr se nemusíme moc obávat. Ale pořád je tu ještě druhý typ: černé veledíry. Jejich hmota je milionkrát až bilionkrát větší než naše Slunce a jejich horizont událostí má rozpětí v miliardách kilometrů. Tyto obři vyrostli do nesmírných rozměrů pohlcováním hmoty a slučováním s dalšími černými děrami. Na rozdíl od hvězdných příbuzných, černé veledíry neputují vesmírem. Ale leží uprostřed galaxií, včetně té naší. Náš sluneční systém leží na stabilní orbitě okolo černé veledíry, ležící v centru Mléčné dráhy, v bezpečné vzdálenosti 25 000 světelných let. Ale to se může změnit. Pokud se naše galaxie srazí s jinou, Země by mohla být vržena směrem ke středu galaxie, dost blízko k černé veledíře a potencionálně pohlcena. Vlastně za 4 miliardy let se předpokládá kolize s galaxií Andromeda, což není zrovna skvělá zpráva pro naši domovskou planetu.
Still, the combination of how small they are and how vast the galaxy is means that stellar black holes don’t give us much to worry about. But we still have to meet the second type: supermassive black holes. These have masses millions or billions times greater than that of our sun and have event horizons that could span billions of kilometers. These giants have grown to immense proportions by swallowing matter and merging with other black holes. Unlike their stellar cousins, supermassive black holes aren’t wandering through space. Instead, they lie at the center of galaxies, including our own. Our solar system is in a stable orbit around a supermassive black hole that resides at the center of the Milky Way, at a safe distance of 25,000 light-years. But that could change. If our galaxy collides with another, the Earth could be thrown towards the galactic center, close enough to the supermassive black hole to be eventually swallowed up. In fact, a collision with the Andromeda Galaxy is predicted to happen 4 billion years from now, which may not be great news for our home planet.
Ale než je začneme soudit moc přísně, černé díry nejsou jen agenti destrukce. Hrají podstatnou roli při formování galaxií, jako stavební kameny našeho vesmíru. temné postavy ve vesmírné hře, černé díry významně přispěly k vytvoření nádherného a ohromujícího vesmíru.
But before we judge them too harshly, black holes aren’t simply agents of destruction. They played a crucial role in the formation of galaxies, the building blocks of our universe. Far from being shadowy characters in the cosmic play, black holes have fundamentally contributed in making the universe a bright and astonishing place.