O gaură neagră este un object astronomic înconjurat de o suprafaţă limită în care câmpul gravitaţionaleste atât de puternic încât nimic nu poate scăpa după ce a trecut de această suprafaţă orizontul evenimentului. Radiaţia electromagnetică(luminade ex.) nu poate scăpa dintr-o gaură neagră, aşa încât interiorul unei găuri negre nu este vizibil, de aici provenind şi numele. Gaura neagră are în centrul ei o regiune cunoscută şi ca „singularitate". La suprafaţa limită gravitaţia este atât de mare, încât nici o rază de lumină n-are energie suficientă pentru a pătrunde în afară. Deplasarea gravitaţionala spre roşu este la această suprafată limită, infint de mare. Viteza de scăpare gravitaţională este la suprafaţa limită egală cu viteza lumini, aşa încât raza suprafeţei limită este egală cu raza traiectoriei circulare, numită raza Schwarzschild.

 Despre găurile negre

John Mitchell– 1783, într-o lucrare adresată Societăţii Regaledin Anglia

Istoric

 

O gaură neagră fictivă

• 1783În lucrarea lui John Mitchelladreasată Societăţii Regale din Anglia se aduce pentru prima oară în discuţie ideea unui corp suficient de mare, capabil să absoarbă şi lumina.
• 1796MatematicianulPierre-Simon Laplacesuţine ideea lui Mitchell în primele doua ediţii din cartea Expoziţia Sistemului Lumii; dar ideea era neverosimilă în secolul al XIX-leacând încă nu se ştia că lumina este influenţată de forta gravitaţională (lumina era considerată o undă fară masă).
• 1915Einsteinpublică Teoria relativităţii generalizate, în prealabil demonstrând faptul că lumina este influenţată de forţa gravitaţională. Câteva luni mai târziu Karl Schwarzschilddemonstrează că, cel puţin teoretic, o gaură neagră poate exista. Raza Schwarzschild, obţinută ca soluţie Schwarzschild, numită şi metrică Schwarzchild, este dată de soluţia exactă nerotaţionalăa ecuaţiei relativităţii generalizate, care este în prezent considerată raza unei găuri negre statice sau nerotaţionale (clasice).
• 1920Subrahmanyan Chandrasekharsusţine că, conform teoriei relativităţii, un corp care nu mai emite radiaţiişi are masa mai mare decât o anumită limită (numită limita Chandrasekhar) s-ar prăbuşi în el însuşi (prăbuşire gravitaţională, în interior, asemănătoare unei implozii), deoarece nu ar fi nimic care să împiedice prăbuşirea respectivă.
• 1939Robert Oppenheimersi H. Snyder emit ideea că stelele mari pot trece prin prăbuşiri gravitaţionale (prin prăbuşirea gravitaţională se înţelege o prăbuşire în interiorul ei, ca şi cum ea ar fi absorbită de propria-i gravitaţie). Astfel de corpuri au fost cunoscute şi sub formă de stele îngheţate (prăbuşirea este scurtă iar corpul se înroşeşte în zona razei Schwarzchild); termenul de „îngheţat” nu se referă la o temperaturăfoarte scăzută ci la „oprirea timpului” în sens cosmologic.
• 1967Stephen Hawkingşi Roger Penrosedemonstrează că ideea de gaură neagră a plecat de la teoria relativităţii a lui Einstein iar în unele cazuri formarea lor este inevitabilă. Interesul general creşte odată cu descoperirea pulsarilor(stelecare emit un semnal radio regulat).
• 1976Stephen Hawking demonstrează că, odată formată o gaură neagră, ea începe să piardă din masă radiind energie (radiaţie Hawking), ceea ce intră in contradicţie cu fizica cuantică.
• 2004Este descoperit un grup de găuri negre ce duce la noi teorii privind distribuţia găurilor negre în universşi la concluzia că există de cinci ori mai multe găuri negre decât s-a presupus până acum.
  • Samir Mathurdin Ohio State University, demonstrează că modelând o gaură neagră conform teoriei corzilor, aceasta apare ca o mare „încurcătură de corzi”, radiaţia Hawking emisă de către aceasta având şi informaţii legate de ce este înăuntru. Teoria corzilor susţine un model al universului care are la bază corzi mici vibrante, în loc de particule punctiforme.
• Iulie 2004
  • În constelaţiaUrsa Mareeste descoperită o gaură neagră gigantică (Q0906+6930), dimensiunea găurii negre, precum şi vârsta sa aproximativă pot oferi informaţii despre vârsta universului.
  • Hawking rezolvă paradoxul găurilor negre, demonstrând ca radiaţia emisă de o gaură neagră conţine informaţiireferitoare la conţinutul acesteia, dar această informaţie este foarte greu de descifrat de către om, neavând nimic în comun cu informaţia care a intrat in gaura neagră.
• Noiembrie 2004Un grup de cercetători au descoperit o gaură neagră în galaxia noastră, orbitând la trei ani luminăde constelaţia Săgetătorului.
• Februarie 2005SDSS J090745,0+24507, o stea gigantică, părăseşte Calea Lacteeavând o viteză de două ori mai mare decât în mod normal (aproximativ 0,0022 din viteza luminii), fapt care dovedeşte existenţa unei găuri negre foarte mari în centrul galaxiei.
• Au existat rapoarte de observare a unor găuri negre microscopice, pe Pământ, în acceleratoare de particule, dar nu s-a putut dovedi existenţa lor.
• TelescopulHubble a identificat recent două grupuri de găuri negre M15 şi G1, dar care nu se află in Calea Lactee.
• Aprilie 2006NASAsimulează contopirea a două găuri negre.
• Steve Allenprin studiile efectuate de NASA cu Chandra, demonstrează că putem folosi găurile negre şi sub formă de combustibil.

Dacă miezul lăsat în urmă de către explozia unei supernoveare masa mai mare decât cea a soarelui nostru, forţacare ţine laolaltă neutroniinu este suficient de mare ca să poată echilibra forţa gravitaţională proprie. Miezul continuă să se stingă. În momentul în care masa miezului este suficient de concentrată, forţa gravitaţională a acestuia este imensă.

Această forţă nu se poate explica în fizica clasicăşi astronomiifolosesc teoria relativităţii a lui Einstein ca să explice comportamentul luminii şi al materiei faţă de această imensă forţă gravitaţională.

Potrivit relativităţii generale, spaţiuldin jurul miezului este atât de puternic curbat încât atrage şi lumina. O stea de zece ori mai mare decât soarele nostru se poate transforma într-o gaură neagră doar dacă se comprimă până la un diametrude aproximativ 90 kmsau chiar mai puţin.

Presupunerile astronomilor spun că mijlocul galaxiei noastre este o gaură neagră imensă.