a nem látható dolgok
létéről való meggyőződés
írta:
Dr. Jason Lisle
fordította: Dr. Adrian Bury
A
fekete lyuk valóságos jelenség az univerzumban. Ezek a masszív
tömegek olyan erős gravitációs vonzást gyakorolnak, hogy még a
fény sem tud menekülni tőle. 1783-ban, John Michell brit tudós a
„sötét csillag” fogalmát tette fel, amely egy olyan erős
gravitációval bíró csillag, amitől a fény sem tud menekülni.1
A sötét csillag felszínéről kibocsátott fényt a gravitáció
húzná vissza, tehát, az olyan csillag láthatatlan lenne. De
egyáltalán lehetséges az, hogy egy tömeg olyan masszív lenne,
hogy még a fény sem tud menekülni?
A
tér és az idő görbítése
Einstein
előtt, a fizikusok azt gondolták, hogy a gravitáció egy olyan
erő, amely a téren keresztül vonzza a dolgokat. Einstein
feltételezte, hogy a gravitáció egyáltalán nem erő, hanem a tér
és az idő „görbítése”.
De
mit jelent az, hogy a tér és az idő „görbül”? Lényegében
azt jelenti, hogy a gravitáció egyfajta „sebességet” ad az
üres térnek, és az anyag csak „együtt megy vele”.
Analógiával
illusztráljuk ezt: vitorláshajók a tavon. A víz felülete az
„üres tért” ábrázolja. A hajók az anyagot képviselik. A
szél, pedig, a hajókra ható külső erőt mutatja, amely a vízen
át hajtja azokat.
Mitől
mozog az anyag?
1.
A külső erők a anyagot a téren keresztül mozdítják. Úgy, mint
a szél mozdítja a vitorláshajót a vízen át, a gravitáció
mozdítja az anyagot a téren keresztül.
2.
A valóságban, viszont, a gravitáció magát a teret mozdítja,
magával húzva az anyagot. Úgy, mint a vitorláshajó az áramló
folyóval együtt mozdul el, akkor is ha nincsenek külső erők. Az
anyagot maga a tér mozdítja el.
Einstein
előtt, azt gondolták, hogy a gravitáció olyan, mint a szél –
az anyagra ható külső erő. Einstein, viszont, azt javasolta, hogy
nem az anyagra hat a gravitáció, hanem magára a térre. Az
analógiánkban ez azt jelenti, hogy maga a víz áramlik, mint a
folyón, és a csónakok egyszerűen csak sodródnak vele.2
Elmozdulnának akkor is, ha nincs szél, mert maga a víz viszi őket.
Az
analógiánkban, a fotonokat (fényrészecskéket) képviselhetik a
gyors motorcsónakok, amelyeknél a gázadagoló egy bizonyos
sebességre van beállítva (lásd: lenti ábra). Hasonlóan az üres
térben utazó fényhez, ezek a csónakok mindig ugyanazzal a
sebességgel mennek. De ha áramlik a víz, ez hat a csónakok
útvonalára. Ehhez hasonlóan, a gravitáció görbíti a fény
útvonalát, mert a fény utazik az űrben, és a űrt „mozdítja”
a gravitáció. Itt a földön, nem vesszük észre, hogy a
gravitációnak görbítő hatással van a fényre, mert a föld
gravitációja nagyon gyenge a fénysebességhez képest. Az űrben,
pedig, kimutatták, hogy a gravitáció görbíti a fényt.
Hogyan
működik a fekete lyuk?
A
fekete lyuk közelében, olyan erős a gravitáció, hogy az
gyorsabban húzza be a teret, mint a fénynek van lehetősége, hogy
elmozduljon. Olyan pont van, ahol a fény „megáll”, mert az
kifelé utazik ugyanazzal a sebességgel, mint az, amivel befelé
húzódik a tér (ezt eseményhorizontnak nevezzük).
Ez
a hatás csak az egyik dolog, ami igazolja Einstein fizikáját, de
több is van. Némi bizalmunk lehet tehát abban, hogy a gravitáció
valójában görbíti a teret és az időt, ahogyan Einstein
állította. Mivel magát az űrt húzza a gravitáció, a modern
fizika arra utal, hogy tényleg létezhet egy olyan erős gravitációs
tér – és így az űr olyan gyorsan mozdul – hogy maga a fény
nem tud tőle elmenekülni. És mivel semmi nem utazhat gyorsabban az
űrben, mint a fény, semmi nem tudna egy olyan erős gravitációs
térből elmenekülni. Ez a „fekete lyuk” – a kifejezést
fogalmazta meg John Wheeler 1967-ben.3
Bár ösztönösség-ellenesnek tűnik, a fekete lyuk, az valóságos
jelenség.
Fekete
lyuk vagy sötét csillag?
Sok
tekintetben, hasonló a fekete lyuk a Michell által feltételezett
„sötét csillaghoz”, de van némi különbség, mert Michell
ideje óta jobban értjük a fizikát. Egy példája ennek, Michell
felfogásától eltérően, hogy a fekete lyuk tényleges tömegének
lényegében nincsen mérete. Ez azért van, mert olyan erős a
gravitáció, hogy a „csillag” teljes tömege összezúzódik egy
szingularitásnak nevezett pontba. Tehát, a fekete lyuk összes
„anyaga” a szingularitásban helyezkedik el.
(Mivel
magát az űrt húzza a gravitáció, a modern fizika arra utal, hogy
tényleg létezhet egy olyan erős gravitációs tér, hogy maga a
fény nem tud tőle elmenekülni. Ez a fekete lyuk.)
A
fekete lyuk fizikája szemléltetéséhez, térjünk vissza a tavas
analógiánkra. Képzeljük el, hogy óriási dugót húzunk ki a tó
közepén, és a víz elkezd lefolyni. A tó széléhez közel álló
víz lényegében nem lenne érintett. A közepéhez közel levő
víz, pedig, gyorsan mozdul el a lefolyó felé. A lefolyó egy
masszív tárgyat – egy szingularitást – képvisel.
A
lefolyótól némi távolságban, a víz ugyanolyan gyorsan megy,
mint a motorcsónakok (amelyek fényrészecskéket képviselnek).
Másképpen mondva, ebben a távolságban, a víz (az „űrt”
szimbolizálva), a fénysebességgel utazik, amelynek a jele c. A
fekete lyuknál, ezt a távolságot „Schwarzschild-sugárnak”
nevezzük – ez az a hely, ahol az űr fénysebességgel (c) esik
bele a fekete lyukba. Képzeljük el, hogy a motorcsarnok menekülni
akar, ellenkező irányban a lefolyótól. Mozdulatlan maradna, mert
ugyanolyan sebességgel halad a vízen, mint az amivel áramlik a víz
a lefolyó felé.
Hasonlóképpen,
a fény, amely elmozdul a fekete lyuktól, mozdulatlan lenne a
Schwarzschild-sugárnal. Olyan, mint a lazac, amely a folyón felfelé
akar úszni, de nem tud haladni. A Schwarzschild-sugártól sokkal
távolabb levő tárgyak nem húzódnak be; pályán keringhetnének
a fekete lyuk körül, hasonlóan a nap körül keringő bolygókhoz.
A gravitációnak az űrre gyakorolt húzó hatása csökken a
szingularitástól növekvő távolsággal, úgy mint a víz, amely
távol a lefolyótól helyezkedik el, minimálisan áramlik a lefolyó
felé.4
Az
eseményhorizont
Azt
az űrrégiót, amely a Schwarzschild-sugárnak megfelel,
„eseményhorizontnak” nevezzük. Azért horizont, mert nem lehet
átlátni. Soha nem látjuk az eseményeket, amelyek azon belül
történnek, mert a tőlük jövő fény soha nem jutna el hozzánk.
Mikor
a csillagászok beszélnek a fekete lyuk „méretéről”, az
eseményhorizontra utalnak. (Emlékezzünk, hogy a fekete lyuk
tényleges tömege – a szingularitás – lényegében nem bír
mérettel!) Az eseményhorizont mérete függ a szingularitás
tömegétől.5
Az
eseményhorizont a „utolsó visszafordulási pont” a fekete lyuk
számára. Ez eseményhorizonton belül, húzódik az űr a
szingularitás felé gyorsabban, mint a fénysebességnél.
(Igen,
ezt megengedi a fizika. Bár sem az anyag, sem az energia nem tud
gyorsabban haladni a térben, mint a fénysebességnél, az, hogy
milyen gyorsan tud utazni maga az űr, nem korlátozott.) Mivel semmi
nem tud haladni az űrben gyorsabban, mint a fénysebességnél,
minden, ami az eseményhorizonton belül van, húzódik a
szingularitás felé és összezúzódik benne – nincs menekülés!
Még a fény is visszahúzódik a szingularitásba.
Még
egy következménye az olyan erős gravitációs térnek az, hogy a
fény pályán keringhet a fekete lyuk körül másfélszer a
Schwarzschild-sugárnak távolságában. Ennél a távolságnál, a
fényt – ha pont jó irányból érkezik – a fekete lyuk
gravitációja olyan erősen befolyásolja, hogy korlátlan időre
keringeni fog a fekete lyuk körül.
A
Fekete Lyuk Megtalálása
De
ha láthatatlan a fekete lyuk, hogyan találjunk meg egyet valaha?
Michell azt javasolta, hogy keressünk a sötét csillagot egy
kettőscsillag együttesben. A kettőscsillag abból áll, hogy két
csillag kering egymás körül. Michel úgy érvelt, hogy bizonyos
kettőscsillag együtteseknél, az egyik tagja sötét csillag lenne.
Tehát, azt várnánk el, hogy bizonyos látható csillagokat
látnánk, amelyek keringenek láthatatlan kísérő körül. És
tényleg ezt látjuk! Az egyik példája a Cygnus X-1; itt egy kék
szuperóriás csillag kering egy látatlan kísérő körül. A
láthatatlan tárgy becsült tömege arra utal, hogy tényleg fekete
lyukról van szó.
Sok
hasonló esetet találtak meg. De sok más módszerrel is észlelhető
a fekete lyuk. Például, a fekete lyukba beleeső anyag felhevülhet
és röntgensugarakat, valamint másfajta sugárzást kibocsáthat,
mielőtt eléri az eseményhorizontot.
Az
óriás elliptikus M87 galaxis a Virgo csillagképben 50 millió
fényév távolságban helyezkedik el. Az M87 közepében található
objektum a fekete lyuk leírásának felel meg. Azt hiszik, hogy egy
fekete lyuk az a „motor”, amely a magas sebességű elektronok
fénylő sugarát bocsát ki (átlós vonal a képen). A fotót a
NASA engedélyével mutatjuk meg.
Bizonyos
fekete lyukaknak a tömege hasonló egy csillagénak. Egy olyan
csillag-tömegű fekete lyuk egy felrobbant csillag összezúzott
magja lehetne. Más fekete lyukak sokkal masszívabbak. Ezeket a
galaxis közepében szokták megtalálni. Gyanított, hogy még a
saját galaxisunk közepén egy szuper-masszív fekete lyuk
helyezkedik el. Ezek a galaktikus fekete lyukak gravitációs
horgonyként szerepelhetnek a galaktikus dudorban található
csillagok számára.
A
fekete lyukak tapasztalható megerősítést adnak Einstein általános
relativitáselméletének. Az olyan fizika a bázisát képezi néhány
fiatal-univerzum kozmológiának, amely megengedi, hogy a
legtávolabbi galaxisokból származó fény, kevesebb, mint
évezredek alatt érjen ide a Földhöz. Az olyan tudományos
felfedezések, mint a fekete lyukak, nem csak érdekesek, hanem kis
bepillantást is engednek a végtelen Isten gondolataiba. (Zsoltárok
19,1).
A
sötét anyag micsoda?
A
csillagászok felfedezték, hogy a galaxisok gyorsabban keringenek,
mint akkor lehetne, ha csak látható tárgyakból állnának, mint
például: csillagok, gáz és por. Másképpen mondva, a legtöbb
galaxisban található látható tömeg nem nyújt elég gravitációs
vonzást, ami megmagyarázza az észlelt mozgásokat. Ez azt
javasolja, hogy a galaxisok egy láthatatlan tömegforrást – az
úgy-nevezett sötét anyagot – tartalmaznak. A sötét anyag, az
valamilyen nem-látható anyag, amely csak a más – látható –
objektumokra gyakorolt gravitációs hatása révén érzékelhető.
A legtöbb asztrofizikus jelenleg azt hiszi, hogy sokkal több sötét
anyag, mint látható anyag található az univerzumban.
Néhány
fizikus úgy véli, hogy a sötét anyag a közönséges anyagból
áll, de ez az anyag olyan hideg, hogy nem bocsát ki elég
sugárzást, hogy érzékelhető legyen. Például, az olyan bolygók
vagy más nagy tárgyak, amelyek nem bocsátanak ki energiát és nem
tükrözik vissza a közeli csillagoktól érkező fényt, sötét
anyagnak minősülne. Például, ebbe a kategóriába tartozna a
fekete lyuk. Viszont, az elterjedtebb elképzelés szerint, a legtöbb
sötét anyag egzotikus, még felfedezetlen részecskékből áll,
amelyek áthatolják a világegyetemet. Ezt nem-barion sötét
anyagnak nevezik, mert – a szokásos atomoktól eltérően – nem
protonokból és neutronokból – a barionokból – állna.
Néhány
tudós alternatívát javasolt, a sötét anyag helyett. Például,
lehet, hogy a fizika törvényszerűségei kicsit másképpen
működnek, mint jelenleg értjük, ahogy a MOND* vagy a Carmeli**
modell javasolja. Ha ezek közül az egyik vagy a másik helyes,
akkor nagyon kevés sötét anyag létezhet as univerzumban. Olyan
eredmény pusztító hatású lenne az ősrobbanásos modellek
számára, mivel ezeknek bőséges mennyiségű sötét anyagra van
szükségük. Viszont, a legtöbb teremtéses kozmológia modell így
is, meg úgy is működne.
*.
MOND – ez a „módosított newtoni dinamika” rövidítése.
Technikai módon, azt javasolja, hogy a gravitáció miatti gyorsulás
a nagyon alacsony gyorsulásnál eltér a szokásos inverz négyzetes
törvénytől.
**.
A carmeli fizika, egy olyan öt-dimenziós variációja az általános
relativitásnak, amely azt javasolja, hogy a tágulás egy lényeges
tulajdonsága az univerzumnak.
Lábjegyzet:
1.
Ezt a koncepciót javasolta függetlenül Pierre-Simon LaPlace
1799-ben.
2.
Ez az analógia matematikailag szigorú, mikor a víz (tér)
sebessége azonos a szökési sebességgel. Ezt az úgy-nevezett
„folyó modellt” a fekete lyukakról fejlesztette ki Andrew
Hamilton és Jason Lisle: lásd A.
J. S. Hamilton and J. Lisle, “The River Model of Black Holes” in
General
Relativity and Quantum Cosmology,
http://arxiv.org/abs/gr-qc/0411060v2
3.
K. Thorne, Black
Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy
(New York: W. W. Norton & Company, 1994), p. 256.
4.
Ha a nap összezúzódna egy – azonos tömegű – fekete lyukba,
akkor a bolygók nem húzódnának be. Jelenlegi pályájukon
folytatódnának tovább, mert távol a Schwarzschild-sugártól
helyezkednek el.
5.
Egy M tömegű objektum Schwarzschild-sugarát így számolható ki:
RS = 2GM/c2,
ahol G az egyetemes gravitációs állandó és c a fénysebesség.
A
fekete lyuk gravitációs lencséje illusztrálásához, lásd:
www.answersingenesis.org/articles/am/v3/n1/lens
Forrás:
Answers
in Genesis,
online:
https://answersingenesis.org/astronomy/black-holes/black-holes/