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?
Teljes fajokat elpusztító aszteroidák, a Föld színéről az életet lesöprő gamma-kitörések és szupernóvák: a világűrben nincs hiány eseményekben, melyek apró bolygónk vesztét okozhatják. Egy valami azonban mindennél félelmetesebbnek tűnik – valami, ami eltüntet mindent, ami a közelébe ér. Elnyelheti-e a Földet egy fekete lyuk?
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.
A fekete lyuk hatalmas sűrűségű égitest, amely körül a tér és az idő menthetetlenül eltorzul, és végtelenné görbül. Semmi, még a fény sem mozog olyan gyorsan, hogy kiszabaduljon a fekete lyuk gravitációs vonzásából, ha átlép egy bizonyos határt, az úgynevezett eseményhorizontot. A fekete lyuk végtelen teljesítményű kozmikus porszívóként magába szippant mindent, ami útjába kerül, és nem enged ki semmit.
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.
Annak megállapítására, hogy elnyelheti-e a Földet egy fekete lyuk, meg kell tudnunk, hogy hol vannak. De miután nem bocsátanak ki fényt, hogyan lenne ez lehetséges? Szerencsére megfigyelhetjük a hatásukat közvetlen környezetükre. Ha valami közelít egy fekete lyukhoz, a hatalmas gravitációs mező hatására egyre jobban felgyorsul. Emiatt jelentős mennyiségű fényt bocsát ki. Az óriási gravitációs erő a távolabbi égitesteket már nem tudja beszipkázni, de kihat a pályájukra. Ha a megfigyelt csillagok egy láthatatlan pont körül keringenek, valószínűleg egy fekete lyuk dirigálja a csapatot. Másrészt az eseményhorizont közelében elhaladó fénysugár elhajlik – ez a gravitációs lencsehatás jelensége.
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.
Az eddig felfedezett fekete lyukak többnyire kétféle típusba sorolhatók. A kisebbek az úgynevezett csillagtömegű fekete lyukak, melyek a Napnál százszor nagyobb tömegűek. Akkor keletkeznek, amikor egy nagy tömegű csillag elégeti az összes tüzelőanyagát, és a magja összeroppan. Több ilyen kisebb fekete lyukat találtunk tőlünk mindössze 3 000 fényévre; számuk akár 100 millió is lehet csak a Tejútrendszerben. Kell-e aggódnunk? Valószínűleg nem. Nagy tömegük ellenére a csillagtömegű fekete lyukak sugara kb. 300 kilométer, vagy annál is kevesebb, így elenyésző az esélye, hogy nekünk ütköznek. Gravitációs mezőjük azonban nagy távolságból is kihat a bolygókra, így veszélyt jelenthetnek közvetlen összeütközés nélkül is. Ha egy átlagos csillagtömegű fekete lyuk a Neptunusz térségében haladna el, az jelentősen módosítaná a Föld pályáját, aminek tragikus következményei lennének.
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.
Ezzel együtt, mivel nagyon kicsik, a galaxis pedig hatalmas, nem nagyon kell aggódnunk miattuk. Számolnunk kell azonban a másik típussal: a szupermasszív fekete lyukakkal, amelyek csillagunknál több milliószor vagy milliárdszor nagyobb tömegűek, eseményhorizontjuk pedig több milliárd kilométer is lehet. Ezek az óriási objektumok hatalmas méretűre duzzadnak, ahogy mindent elnyelnek, és összeolvadnak más fekete lyukakkal. Csillagtömegű rokonaikkal ellentétben a szupermasszív fekete lyukak nem vándorolnak a világűrben, hanem a galaxisok középpontjában terülnek el, mint a mi galaxisunkban is. Naprendszerünk stabil pályán kering egy szupermasszív fekete lyuk körül, amely a Tejútrendszer középpontjában lakozik tőlünk 25 000 fényévnyi, biztonságos távolságban. De ez változhat. Ha galaxisunk összeütközik egy másikkal, a Föld a galaktikus középpont felé lökődhet – elég közel ahhoz, hogy a szupermasszív fekete lyuk végül elnyelje. Számítások szerint 4 milliárd év múlva következik be az Androméda-galaxissal való összeütközés, ami nem valami jó hír a bolygónknak.
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.
De mielőtt túl szigorúak lennénk, a fekete lyukak nem csak romboló elemek. Fontos szerepet játszottak a galaxisok, azaz a világegyetem építőköveinek kialakulásában. A fekete lyukaknak nemcsak mellékszál jutott a kozmikus történelemben, hanem számottevően hozzájárultak, hogy a világegyetem nagyszerű és bámulatos hellyé vált.