Czarne dziury nie mogą pochłonąć całego Wszechświata, ponieważ ich zasięg jest ograniczony, a kosmos stale się rozszerza.
Czarna dziura to obszar w czasoprzestrzeni o tak silnej grawitacji, że nic, nawet światło, nie może z niego uciec. Powstaje, gdy ogromna masa skupia się w bardzo małej objętości, często po zapadnięciu się bardzo masywnej gwiazdy. Otoczona jest „horyzontem zdarzeń” – granicą, po której przekroczeniu powrót jest niemożliwy. Niezwykle silne pole grawitacyjne, wynikające z ogromnej gęstości materii, pochłania wszystko w zasięgu, a cokolwiek wpadnie do środka, już nigdy nie jest w stanie się wydostać. Pochłaniając materię, czarna dziura rośnie. Szacuje się, że we Wszechświecie jest 40 trylionów czarnych dziur, z czego setki milionów mogą znajdować się w samej Drodze Mlecznej. Prowadzi to do pytania — jeśli czarnych dziur jest tyle, a każda z nich nieustannie pochłania znajdującą się w jej okolicy materię, dlaczego czarne dziury nie pochłoną całego Wszechświata?
Czym właściwie jest czarna dziura?
Czarna dziura powstaje z kolapsu grawitacyjnego niezwykle masywnej gwiazdy, która wyczerpała swoje paliwo, zapadając się pod własnym ciężarem, aż jej masa skupi się w nieskończenie małym punkcie, tworząc niesamowicie silne pole grawitacyjne, które pochłania nawet światło, a wszystko to otoczone jest horyzontem zdarzeń. Powstają też supermasywne czarne dziury, które rosną przez akrecję materii lub łączenie się mniejszych obiektów, zazwyczaj w centrach galaktyk
Stephen Hawking i czarne dziury
Stephen Hawking był wybitnym brytyjskim astrofizykiem, fizykiem teoretykiem i kosmologiem, specjalizującym się w kosmologii kwantowej, grawitacji i strukturze czasoprzestrzeni. Choć choroba neurodegeneracyjna znacznie ograniczała jego fizyczne możliwości, jego umysł pozostawał niezwykle twórczy. W latach 70. gdy Hawking próbował pogodzić teorię kwantową z ogólną teorią względności Einsteina, zauważył, że w pobliżu horyzontu zdarzeń powinny zachodzić procesy kwantowe powodujące emisję energii. Doprowadziło go to do zaskakującego wniosku: czarna dziura może promieniować ciepło, powoli tracąc masę. To odkrycie – dziś znane jako promieniowanie Hawkinga – było jednym z najważniejszych konceptów łączących fizykę kwantową z teorią grawitacji.
Jak działa promieniowanie Hawkinga?
Nawet idealna próżnia nigdy nie jest pusta — nieustannie pojawiają się w niej i znikają tzw. cząstki wirtualne: jedna cząstka i jedna antycząstka. W normalnych warunkach cząstki takie natychmiast się unicestwiają, jednak jeśli taka para powstanie tuż przy horyzoncie zdarzeń, jedna z cząstek wpada do czarnej dziury, a druga ucieka w przestrzeń kosmiczną. Właśnie to zjawisko nazywamy promieniowaniem Hawkinga. Cząstka, która wpadła do środka, ma ujemną energię, co zmniejsza energię i masę czarnej dziury. Im mniejsza masa czarnej dziury, tym szybciej promieniuje, aż w końcu – po bardzo długim czasie – może całkowicie wyparować. Odkrycie Hawkinga było rewolucyjne, bo pokazało, że czarne dziury nie są nieskończenie rosnące.
Inne powody dla których czarne dziury nie wciągną wszystkiego
Czarne dziury nie wysysają materii z odległych obszarów. Aby coś zostało wciągnięte, musi znaleźć się blisko horyzontu zdarzeń. Gdyby Słońce zostałoby zamienione w czarną dziurę (czysto teoretycznie!), Ziemia dalej orbitowałaby tak samo. Jedyna różnica: zrobiłoby się ciemno i zimno. To prowadzi nas do kolejnego powodu: wszechświat nieustannie się powiększa, co zwiększa odległości między galaktykami. Rozszerzanie się przestrzeni oddala galaktyki od siebie, co dodatkowo utrudnia czarnym dziurom zdobywanie materii.
FAQ – najczęściej zadawane pytania
Czy czarne dziury mogą pochłonąć cały Wszechświat?
Nie. Czarne dziury mają ograniczony zasięg oddziaływania grawitacyjnego i wpływają głównie na swoje najbliższe otoczenie. Wszechświat jednocześnie się rozszerza, co sprawia, że galaktyki oddalają się od siebie szybciej, niż czarne dziury mogłyby je przyciągnąć.
Dlaczego czarne dziury nie wciągają wszystkiego wokół?
Grawitacja czarnej dziury działa podobnie jak każdej innej masy – jest bardzo silna tylko w pobliżu. Obiekty znajdujące się dalej, jak planety czy gwiazdy, mogą krążyć stabilnie i nie są automatycznie wciągane.
Czy czarne dziury rosną w nieskończoność?
Nie. Ich wzrost zależy od dostępnej materii w otoczeniu. Czarne dziury mogą pochłaniać gaz, pył czy gwiazdy, ale ilość tej materii jest ograniczona.
Czy czarne dziury mogą zniknąć?
Tak. Zgodnie z teorią promieniowania Hawkinga czarne dziury bardzo powoli tracą masę i mogą w końcu wyparować. Proces ten trwa jednak niezwykle długo.
Czy wszystkie galaktyki zostaną kiedyś pochłonięte?
Nie. Wszechświat się rozszerza, więc większość galaktyk oddala się od siebie. To oznacza, że wiele z nich nigdy się nie spotka, a tym bardziej nie zostanie pochłonięta.
Czy czarne dziury mogą zatrzymać rozszerzanie się Wszechświata?
Nie. Za rozszerzanie Wszechświata odpowiada głównie ciemna energia, która powoduje jego przyspieszającą ekspansję.
Czy istnieje jedna czarna dziura, która mogłaby pochłonąć wszystko?
Nie ma dowodów na istnienie takiego obiektu. Nawet największe znane czarne dziury działają lokalnie i nie mają wpływu na cały Wszechświat.
Źródła:
https://www.skyatnightmagazine.com/space-science/will-black-holes-consume-everything-universe
https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/07/02/no-black-holes-will-never-consume-the-universe/
https://www.skyatnightmagazine.com/space-science/hawking-radiation
https://www.sciencealert.com/hawking-radiation
