novou vlnu zájmu o fyziku makrosvěta. V Oppenheimerových výpočtech pak pokračovali další vědci. Základní scénář, který z Oppenheimerovy práce přetrval dodnes, je následující. Gravitační pole ovlivňuje světelné paprsky. Světelné kužely, vyznačující prostoročasové dráhy záblesků světla, se přiklánějí směrem k povrchu hvězdy. Podobně se ohýbají paprsky přicházející od dalekých hvězd. Musíme je ovšem pozorovat těsně u slunečního disku v okamžiku úplného zatmění; tehdy je efekt nejvýraznější. Když se hvězda smršťuje, síla gravitačního pole u jejího povrchu roste a světelné kužely se ještě víc přiklánějí dovnitř. Pro světlo je stále obtížnější hvězdě uniknout a vzdálenému pozorovateli se jeví slabší a červenější. Nakonec projde hvězda určitým kritickým poloměrem a od tohoto okamžiku je gravitace tak silná, že už světlo z jejího povrchu uniknout nemůže (obr. 6.1). Víme, že podle teorie relativity je nejvyšší možnou rychlostí rychlost světla. Nemůže-li tedy uniknout světlo, nevyvázne nic – všechno je přitaženo zpět. V prostoročasu se vytvořila oblast událostí, z níž nelze uniknout a dospět ke vzdáleným pozorovatelům. Právě tato oblast se nazývá černou dírou. Chceme-li správně pochopit jevy, které bychom viděli při sledování kolabující hvězdy, musíme mít na paměti, že absolutní čas neexistuje. Čas pozorovatele nacházejícího se blízko povrchu hvězdy plyne jinak než čas vzdáleného pozorovatele. Rozdíl je způsoben vlivem jejího gravitačního pole. Předpokládejme, že se neohrožený astronaut rozhodl prozkoumat kolabující hvězdu zblízka. Padá společně s jejím povrchem a přitom v sekundových intervalech vysílá rádiové signály – přesně podle svých hodinek. Signály přijímá družice obíhající v bezpečné výšce nad hvězdou. V jistém okamžiku, řekněme když astronautovy hodinky ukazovaly přesně jedenáct hodin, projde povrch kritickým poloměrem.
—
99
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS298300
SINGULARITA SVĚTELNÝ PAPRSEK V YSLANÝ V ČASE VZNIKU HORIZONTU UDÁLOSTÍ
SVĚTELNÝ PAPRSEK V YSLANÝ PO VZNIKU HORIZONTU SVĚTELNÉ KUŽELY
SVĚTELNÝ PAPRSEK V YSLANÝ PŘED VZNIKEM HORIZONTU
VNITŘEK HVĚZDY ČAS
VZDÁLENOST OD STŘEDU HVĚZDY
—
OBRÁZEK 6.1
100
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS298300
Kolega na družici zjistí, že se prodlevy mezi signály, přicházejícími krátce před tímto okamžikem, začínají prodlužovat (sekundy ubíhají na družici rychleji, než přicházejí signály z povrchu hvězdy, i když oba astronauti používají hodinky úplně stejné konstrukce). Interval mezi signály vyslanými v 10:59:58 a v 10:59:59 sice není o mnoho delší než jedna sekunda na družicových hodinách, ale signálu vyslaného v 11:00:00 se už nedočkáme. Poslední sekunda před dosažením kritického poloměru, mezi 10:59:59 a 11:00:00 na hodinkách padajícího astronauta, se z hlediska vzdáleného pozorovatele protáhne v nekonečný interval. Jaký je vliv gravitačního pole na záření, které přichází od kolabující hvězdy k satelitu? Prodlužování časových intervalů mezi příchody jednotlivých vlnových hřebenů znamená zároveň zvětšování vlnové délky, takže světlo stále červená a červená a slábne a slábne. Brzy hvězda natolik zeslábne, že ji vůbec nebude možné spatřit; zůstane po ní pouze černá díra v prostoru. Gravitační pole hvězdy však nezmizí a nadále bude nutit družici obíhat kolem černé díry. Právě popsaný příběh ovšem není úplně realistický. Může za to následující problém. Gravitace se vzdáleností od hvězdy postupně slábne, takže na nohy našeho nebojácného astronauta působí větší přitažlivá síla než na jeho hlavu. Tento rozdíl způsobí, že bude natažen jako špageta dřív, než se hvězda smrští ke kritickému poloměru a ponoří pod takzvaný horizont událostí. Nicméně astronomická pozorování nasvědčují tomu, že ve vesmíru mohou zkolabovat mnohem větší objekty než hvězdy, třeba celá galaktická jádra. Na horizontu těchto velice hmotných těles si padající astronaut ničeho zvláštního nepovšimne, protože rozdíl v gravitační síle na jeho nohy a hlavu s rostoucí hmotností černé díry klesá. Aniž by si toho náš výzkumník povšiml, spadne do oblasti, z níž není návratu. Ale po
—
101
Ukázka elektronické knihy