Saptamana trecuta, seria PBS Nova a prezentat un episod despre gaurile negre, aceste obiecte fizice cele mai misterioase si uluitoare.

Gazduit de astrofiziciana Janna Levin de la Barnard College din New York, episodul a fost cu adevarat fantastic. Stiinta foarte clara si grafica uimitoare. Levin a fost amabil si distractiv, genul de profesor binevoitor pe care il doresti pentru copiii tai. Textul a fost strans, naratiunea urmand indeaproape citatele multor invitati invitati. Si stiinta, desigur, nu a fost deloc uimitoare. Dupa cum spunea Levin, gaurile negre sunt locuri in care realitatea bate fictiunea. Mainile jos.

Intrati intr-o sala de clasa a scolii elementare si mentionati gaurile negre. Ochii se vor aprinde, un amestec de teama si teama. Pentru un copil, imaginea unei gauri in spatiu care inghite tot ce se apropie este destul de minunata. ,,Un loc unde sa-ti alunge dusmanii mai rai”, glumesc cand ii tin.

Singura gravitatie poate face acest lucru, poate crea o bucata de spatiu atat de curbata incat se inchide asupra sa, o face in mod clar cea mai ciudata dintre cele patru forte pe care le cunoastem. Stim cu totii ca gravitatia este ceea ce face ca lucrurile sa cada. Nu se odihneste niciodata. Zilele trecute, copilul meu de 6 ani m-a intrebat daca in spatiu gravitatia este zero. Inainte de a putea deschide gura pentru a raspunde, tanarul meu de 11 ani a sarit: “Bineinteles ca nu! Exista intotdeauna o anumita gravitatie, cu exceptia cazului in care te indepartezi infinit de departe de un obiect, ceea ce este imposibil”.

Totul este conectat, totul atrage orice altceva. Cu exceptia cazului in care nu sunteti in cadere libera Cand cazi, nu-ti simti propria greutate si lucrurile functioneaza ca si cum gravitatia nu ar exista pentru tine. Aceasta este o idee ciudata, dar daca va amintiti ce se intampla atunci cand un lift rapid coboara (va simtiti mai usor cu cat ascensorul coboara mai repede; adica gravitatia vi se pare mai slaba), stiti ca are sens.

Albert Einstein si-a dat seama de acest lucru candva intre 1905 si 1910, cand incerca din greu sa-si extinda teoria relativitatii la obiecte care ar putea accelera. Teoria sa originala, cea speciala, considera numai obiectele care se miscau la viteze constante. Cand Einstein a vazut legatura dintre gravitatie si acceleratie, a ramas uimit. Dar are sens. Daca urci un lift, te simti mai greu cu cat urca mai repede liftul. Gravitatia si acceleratia sunt profund legate. (Co-bloggerul meu Adam Frank a explorat gravitatia si lifturile aici cu ceva timp in urma.)

Teoria generala a relativitatii a lui Einstein a devenit o noua teorie a gravitatiei, inlocuind-o pe cea a lui Issac Newton. Nu ca teoria lui Newton a fost gresita, departe de ea. O folosim tot timpul, inclusiv atunci cand trimitem rachete in spatiul cosmic. Dar Einstein functioneaza mai bine in gravitatie puternica. In stiinta, ,,functioneaza mai bine” inseamna ca da rezultate mai bune, mai aproape de observatii. Si o face facand un salt conceptual uimitor: acea gravitatie poate fi interpretata ca o curbura a spatiului din jurul unui obiect; cu cat obiectul este mai masiv, cu atat spatiul din jurul sau este mai curbat. Deci, aproape de o stea, spatiul este mai curbat decat aproape de tine. De asemenea, nu este doar spatiu; timpul este afectat si el, bifand mai incet cu atat gravitatia este mai puternica.

Intrebare la test: Daca ati putea pune un ceas pe suprafata soarelui, acesta ar bifa mai repede sau mai incet decat pe suprafata Pamantului?

In gaurile negre, acest efect devine extrem. Cineva in siguranta pe exterior, urmarind un ceas care cade in gaura, ar vedea timpul trecand mai incet si mai incet. Cum este posibil?

Stelele seamana cu niste creaturi vii prin faptul ca au si un ciclu de viata: se nasc (in regiunile pe care le numim pepiniere stelare, nori imense de gaz in spatiul cosmic), traiesc dramatic, fuzionand hidrogen in heliu pentru o lunga perioada de timp pana cand ,,mor” , ,,cand raman fara hidrogen. Fara energia eliberata de fuziunea nucleara pentru a echilibra presiunea implodanta din gravitatie, steaua se prabuseste asupra sa, eliberand o cantitate uriasa de energie in proces. Stelele mari, de cel putin opt ori mai mari decat soarele, devin supernove. Nucleul lor, ceea ce a ramas dupa explozie, este ceea ce ar putea deveni o gaura neagra.

Exista doua posibilitati: aproximativ, stelele cu mase intre opt si 20 de ori mai mari decat ale soarelui devin ceea ce se numeste stea de neutroni, o stea facuta din neutroni, particulele care impart nucleul atomic cu protoni. De ce? Ei bine, in frenezia colapsului, pe masura ce gravitatia devine din ce in ce mai stransa, protonii si electronii sunt stransi atat de mult, incat se imbina in neutroni. (Denumirea fantezista a acestui proces este descompunerea beta inversa .) Acesti neutroni pot fi stoarsi foarte mult si inca rezista presiunii gravitatiei: o stea tipica de neutroni poate avea masa soarelui si dimensiunea unui munte!

Dar daca nucleul stelar este prea greu, neutronii nu pot opri gravitatia. Neutronii din miez vor continua sa fie stositi, iar gravitatia va deveni tot mai puternica. Fara frane, procesul continua pana cand gravitatia este atat de puternica incat nici macar lumina nu poate scapa din vecinatatea sa si se naste o gaura neagra.

Gaurile negre vin in diferite dimensiuni, un punct bine explicat in episodul Nova. Chiar si cele mici ar putea, cel putin in principiu, sa fie create pe Pamant , in acceleratoare de particule precum Large Hadron Collider din Geneva, unde particula bosonului Higgs a fost descoperita in 2012. Dar nu va faceti griji, acesti tipi mici sunt inofensivi, evaporandu-se departe intr-o fractiune de secunda; nu vor creste pentru a inghiti Pamantul.

Cele mari sunt cele care fac ravagii in cosmos. Acum stim ca exista, ceva de care Einstein nu a fost incantat. Pentru el, un obiect care, chiar in centrul sau, avea o ,,singularitate”, un punct din spatiu in care gravitatia devine infinit de puternica si legile naturii se descompun, era doar inacceptabil.

Ne pare rau, Einstein, dar gaurile negre sunt aici pentru a ramane. Acum stim ca, in inima oricarei galaxii, exista o gaura neagra uriasa. In propria noastra, Calea Lactee, exista un behemot de 4 milioane de mase solare, capabil sa inghita stele intregi. La Andromeda, galaxia vecina, gaura neagra gigantica din centru are aproximativ 100 de milioane de mase solare .

De asemenea, am ,,vazut” undele gravitationale generate atunci cand gaurile negre se ciocnesc intre ele, o descoperire celebrata cu premiul Nobel anul trecut.

Ceea ce ramane un mister complet este ceea ce se afla in interiorul lor. Odata ce traversam punctul fara intoarcere (cunoscut si sub numele de orizont), lucrurile se schimba intr-un mod curios. In realitatea noastra, suntem liberi sa ne miscam in spatiu, dar timpul merge doar inainte. Putem controla unde mergem, dar nu cum merge timpul. Odata ajuns intr-o gaura neagra, acest rol este oarecum inversat. Acum, exista doar un singur loc pentru a merge, centrul gaurii, o cale unidirectionala spre uitare. Cu toate acestea, pe masura ce ne scufundam in centrul gaurii, este posibil sa vedem tot timpul simultan, ca in magnificul nuvela al lui Jorge Luis Borges The Aleph . De asemenea, este foarte posibil sa nu existe o singularitate reala in centru, ci altceva. Unele teorii speculeaza ca o gaura neagra este intr-adevar un fel de tunel catre un alt loc din univers (cunoscut sub numele de pod Einstein-Rosen, ganditi-va la un tunel de metrou) sau chiar la alt univers. Nu stim.

O alta posibilitate este ca un nou tip de fizica sa intre in joc atunci cand gravitatia devine prea intensa, iar conceptul de singularitate este doar un bandaj temporar pana cand ne dam seama de lucruri.

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here