Ziemskie analogie do małej czarnej dziury!

KOMPUTER ŚWIAT

„Astronomowie zaobserwowali nietypowe zjawisko w pobliżu czarnej dziury

DAWID DŁUGOSZ

30 kwi, 12:29

58311

Czarne dziury pozostają jednymi z najciekawszych obiektów w kosmosie. Nic więc dziwnego, że wciąż podlegają badaniom astronomów. W wyniku ich ostatnich obserwacji dostrzeżono dziwne zjawisko, które da się wytłumaczyć teorią względności Einsteina.

Foto: ICRAR

v404-cygni

V404 Cygni to czarna dziura, która powstała w systemie podwójnym. Znajduje się w odległości 8 tysięcy lat świetlnych od Ziemi. Druga z gwiazd podobna jest do Słońca i orbituje w pobliżu czarnej dziury, która nie jest zbyt wielka. Uczeni sądzą, że ma masę około ośmiu mas Słońca. Co ciekawe, astronomowie zaobserwowali w tym układzie dziwnie zachowującą się plazmę, wyrzucaną przez czarną dziurę z prędkością około połowy prędkości światła.
Ową plazmę nazywamy „dżetami”. Te z V404 Cygni są jednak nietypowe, bo kołyszą się i to w bardzo krótkich odstępach czasu, co nie dzieje się w normalnych warunkach. Astronomowie prowadzili obserwacje z użyciem 10 radioteleskopów należących do Narodowej Fundacji Nauki (NSF). Podgląd udało się uzyskać z ponad 100 zdjęć zrobionych z użyciem 70 sekundowej ekspozycji.

Foto: ICRAR

Naukowcy twierdzą, że zjawisko można wytłumaczyć poprzez teorię względności Einsteina. Ta zakłada, że masywne obiekty wyginają czas i przestrzeń. W czarnej dziurze V404 Cygni, a dokładniej w pobliżu środka dysku akrecyjnego, znajduje się zwarty pierścień o szerokości kilku tysięcy kilometrów. W tym miejscu, w wyniku bardzo silnej grawitacji, dochodzi do wypaczenia czasoprzestrzeni. W przypadku tej czarnej dziury jej oś obrotu jest nierównomierna z płaszczyzną orbity towarzysza, czyli sąsiadującej gwiazdy. Ludzkość nadal jednak nie wie, skąd dokładnie pochodzą dżety. To pytanie nadal jest bez odpowiedni”.

Na wstępie mojego artykułu muszę was zaskoczyć.
Obiekt kosmiczny jaki widzicie na powyższych zdjęciach nie jest czarną dziurą!
Aczkolwiek nią był, ale przynajmniej wiele milionów lat temu. Jest to natomiast widzialny dowód na to jak ze skupisk wodoru we wszechświecie powstają kuliste obiekty materii widzialnej. Powstające w przestrzeni międzygwiezdnej lub międzygalaktycznej. Czyli w takim miejscu w kosmosie, w którym gwiazdy lub galaktyki utworzyły pomiędzy sobą takie warunki w próżni, że mógł tam powstawać i gromadzić się wodór.
Na zdjęciach widzimy, że wirujący dysk nie wchłania już do swego wnętrza materii, lecz odwrotnie – wyrzuca ją z niego i to z obu biegunów. A więc całkowicie utracił już podstawową funkcję czarnej dziury, która pełni rolę swego rodzaju odkurzacza wchłaniającego wszelką materię kosmiczną. Od elementarnych mikrocząsteczek pędzących przez kosmos po wielkie obiekty. Jak czynią to ogromne czarne dziury w środku galaktyk, mogące wchłonąć nawet gwiazdy, które zbliżą się w pobliże jej otchłani.
Ze zdjęcia wynika, że obiekt ten to wielki dysk z materii plastycznej i gazów, z „pustym” środkiem. Wokół którego po eliptycznej orbicie krąży jego satelita, który jest już ognistą kulą. Zaś orbita satelity pozwala mu na bardzo bliskie zbliżanie się do powstającej gwiazdy.
Zagadką jest jak to się stało, że nieuformowana jeszcze gwiazda ma już satelitę?
Otóż do zdarzenia takiego mogło dość z trzech powodów:
1. Podczas rozpędzania się w ruchu obrotowym międzygwiezdnej łaty wodoru. Była ona na tyle nieforemna, że rozerwała się na dwie części. I powstały dwie niezależne czarne dziury. Jednak jedna z nich była znacznie większa i przechwyciła na swoją orbitę tę mniejszą. Zatem widoczny dysk i jego satelita mogły powstać jednocześnie.
Mniejsza czarna dziura z racji mniejszej masy szybciej zaczęła zamieniać się w dysk wciągając swój lej do środka. Po czym zamknęła się w ognistą kulę. Krążąc po orbicie większego bliźniaka spowalnia jego zagęszczanie się i zamianę w kulę.
2. Z łaty wodoru powstała jedna czarna dziura i przechwyciła na swoją orbitę znajdujący się w niedalekiej odległości obiekt o mniejszej masie. Mógł to być przelatujący pulsar, czerwony karzeł lub ciemna gwiazda ożywiona ponownie na orbicie czarnej dziury, lub już dysku.
3. Trzeci powód to oderwanie się kęsa ciężkiej materii od zewnętrznej strony pierścienia ciężkości byłej czarnej dziury. Należy go jednak odrzucić ze względu na małą masę czarnej dziury. Zjawiska takie występują wyłącznie w bardzo dużych czarnych dziurach,
znajdujących się w centrach galaktyk.
Ze zdjęcia wynika, że satelita jest jeszcze bardzo plastyczny, a więc bardzo młody. Zatem najbardziej prawdopodobna jest pierwsza wersja jego powstania. Co oznacza, że jest to bliźniak widocznego na zdjęciu dysku.
Widoczny na zdjęciu dysk już dawno wciągnął do swego pierścienia ciężkości masy tworzące jego lej. Jednak działające w nim siły grawitacji odśrodkowej nie pozwoliły mu wypełnić nimi widocznego „pustego” środka, który już nigdy wypełniony nie będzie. Ponieważ nie pozwala na to Prawo Względności Grawitacji.
Prawo Względności Grawitacji to prawo fizyki kosmosu dzięki, któremu istniejemy. Jest to grawitacja odśrodkowa działająca na promieniu grawitacji dośrodkowej; tej jaką powszechnie znamy. Grawitacja odśrodkowa już nigdy nie pozwoli, raz utworzonej masie obiektu w kosmosie ani ich układom. Na skurczenie się (zapadnięcie) do „nieskończenie” małego punktu.
Na rozgrzane i plastyczne masy kosmicznego dysku zawsze działają dwie siły grawitacyjne. Jedna to grawitacja dośrodkowa starająca się „zgnieść” dysk do jego wnętrza i zagęszcza jego masę. Druga siła to grawitacja odśrodkowa wypychająca z kolei masy dysku na zewnątrz i nie pozwalająca wypełnić masą jego środka. W efekcie w miejscu gdzie spotykają się największe wartości obu tych sił. Powstaje pierścień ciężkości dysku z jego najcięższą materią. Od tego miejsca zarówno na zewnątrz, jak i do wnętrza masa materii w dysku (lub w kuli) staje się coraz lżejsza. Jednak wbrew pozorom pierścień ciężkości nigdy nie znajduje się na środku promienia dysku lub kuli. Zawsze jest bliżej ich powierzchni, czyli na zewnątrz od ich faktycznego środka promienia.
A są tego aż trzy powody:
1. Masa materii w kosmicznej kuli, lub dysku nie zalega do ich faktycznego środka, lecz do krawędzi „pustego” środka. Zatem aby ustalić środek pierścienia ciężkości na promieniu kuli lub dysku, najeży odjąć od niego odcinek promienia w „pustym” środku.
2. Należy uwzględnić (ale tylko w kuli) nadciśnienie wodoru w „pustym” środku.
3. Do tego w dysku jak i w kuli oraz ich układach  należy zawsze uwzględnić przyśpieszenie kosmiczne.
Zjawiska wymienione w punkcie 2 i 3 powodują, że grawitacja odśrodkowa jest zawsze większa od grawitacji dośrodkowej. Są to wartości rozciągająco-rozpychające nie tylko wnętrza kul i dysków, ale także wszystkich układów w kosmosie – nawet wszechświata.  Zatem grawitacja odśrodkowa odpowiada aktualne za nieustanne przyśpieszające rozszerzania się wszechświata, przez co równocześnie systematycznie wzrasta jego szybkość kosmiczna na obrzeżach. A to z kolei powoduje dalszy systematyczny wzrost siły grawitacji odśrodkowej. Z tego wniosek, że te dwie siły wzajemnie się napędzają i są od siebie wprost proporcjonalnie uzależnione, a od nich z kolei wprost proporcjonalnie uzależnione jest rozprzestrzenianie się wszechświata.
Dzięki grawitacji odśrodkowej w kosmicznym dysku, powstaje bardzo ciekawe zjawisko. Siły obu grawitacji naciskające z obu stron na masy pierścienia ciężkości dysku. Powodują systematyczne pogrubianie się dysku nad pierścieniem ciężkości i jednoczesne stałe zmniejszanie się średnicy dysku. Z czasem materia dysku nad pierścieniem ciężkości uniesie się do tego stopnia, że zamknie się nad pustym środkiem dysku jak dach nad stadionem, a dysk zamieni się w ognistą kulę.
Zjawisko takie potwierdza również wylatujący z widocznego na zdjęciu „pustego” środka niebieski strumień materii.
W każdym obiekcie kosmicznym pierścień ciężkości to „fabryka” cząsteczek materii: począwszy od tych najmniejszych do tych największych (o największej liczbie A). Te z powstających tu cząsteczek, które wystrzeliwane są ku zewnętrznym krawędziom dysku. O ile nie połączą się po drodze z innymi cząsteczkami tworzącymi dysk, wylatują w przestrzeń kosmiczną.
Natomiast cząsteczki wystrzeliwane z pierścienia ciężkości w stronę środka dysku, podążają do widocznego „pustego” środka. W „pustym” środku dysku podobnie jak w każdym kulistym obiekcie w kosmosie znajduje się już próżnia. Powstała w wyniku działającej we wszystkich kierunkach na zewnątrz dysku grawitacji odśrodkowej. Jednak w odróżnieniu od kuli, dysk do czasu zamknięcia się w kulę ma swój środek jeszcze otwarty. Umożliwia to tworzącym się w jego „pustym” środku atomom wodoru na uwalnianie się w przestrzeń kosmiczną. Następuje to dokładnie z miejsca o największej próżni, czyli z idealnego „pustego” środka.
W przypadku dysku widocznego na zdjęciu, uwalniający się strumień atomów wodoru stworzył już oś magnetyczną dysku i wyraźnie widoczne na niej bieguny magnetyczne.  Podążające po osi magnetycznej w przestrzeń kosmiczną atomy wodoru ulegają jonizacji na cząsteczki o jeszcze silniejszym ładunku elektrycznym. Co
powoduje systematyczny wzrostu siły magnetycznej osi dysku i jego biegunów magnetycznych.
Ponieważ oś magnetyczna dysku wybiega bardzo daleko poza bieguny magnetyczne. To ze strumieniem wyrzucanej materii dzieje się coś dziwnego. Następuje zagięcie końcówek strumienia materii ulatniającej się po magnetycznej osi. Jest to dowód na to, że oś tego dysku podobnie jak oś Ziemi nie jest w stałym położeniu, lecz ulega odchyleniom. A ponieważ w miarę oddalania się od dysku, wartości magnetyczne osi słabną. To wędrujący po niej strumień cząsteczek materii, na skutek odchylania się osi dysku, zaczyna się zaginać. I rozpraszać, co świadczy, że wyniesiona po osi magnetycznej materia jest już poza zasięgiem grawitacji dysku. Dlatego nie opada z powrotem na dysk. Powodem odchylania się osi dysku jest krążący na jego orbicie satelita.
Z czasem po zamknięciu się dysku w ognistą kulę, również jego pierścień ciężkości stanie się kulą,  zaś oś magnetyczna  i bieguny pozostaną. Tak powstanie nowa gwiazda z krążącym po jej orbicie satelitą bliźniakiem, na razie też będącym gwiazdą. Jednak z czasem mniejszy brat zacznie stygnąć i pokryje się litosferą skalistą.
A co stanie się z wodorem wciąż powstającym w „pustym” środku nowej ognistej kuli?
Będzie się tam gromadził, aż utworzy się na tyle silne nadciśnienie, że wodór będzie musiał rozpocząć proces uwalniania się. W tym wypadku jedyna droga wolności – ku powierzchni – prowadzi już wyłącznie przez pierścień ciężkości, w którym wodór zacznie przeistaczać się w inne atomy lub jego związek z tlenem. Tym sposobem kula zacznie produkować dla siebie pierwszą wodę, na razie pod postacią pary. Zaś reszta wodoru nie związana po drodze z niczym, będzie wybuchać i płonąć na powierzchni nowej gwiazdy.
Na zdjęciu widzimy jeszcze jeden ciekawy szczegół z wzajemnego oddziaływania na siebie mas dysku i jego satelity. Z tego co widać wynika, że satelita dysku jest w momencie największego zbliżenia swojej orbity do dysku. Zatem przyciąganie wzajemne mas osiąga tu swoje apogeum. Dlatego przyciągana przez masę dysku powierzchnia satelity, wyraźnie się unosi z kolei na przeciwko w dysku widać wyraźnie jaśniejszy punkt. Świadczy to, że również przyciąganie satelity nie jest bez znaczenia dla mas dysku. I powoduje lokalną wzmożoną aktywność w jego pierścieniu ciężkości. Co więcej wygląda na to, że odległość między nimi jest tak mała, iż część masy satelity przenosi się do dysku.
Nie wydaje się jednak, że oba obiekty się zderzą i satelita zostanie wchłonięty. Eliptyczna orbita satelity powoduje, że ten wciąż acz po woli oddala się od dysku. Dodatkowo podczas każdego największego zbliżenia, staje się lżejszy, co zmniejsza wzajemne siły przyciągania. Jeżeli tak pozostanie i nowa gwiazda nie złapie na swoją orbitę więcej satelitów, to z pewnością bliźniaka czeka los naszego Księżyca.
Systematyczne przyciąganie mas satelity podczas zbliżeń w stronę dysku. Powoduje stałe spowalnianie obrotów satelity wokół jego własnej osi i w końcu satelita przestanie się obracać. A dysk będzie „oglądał” tylko jedną stronę swojego satelity. Zaś druga strona zacznie szybko stygnąć i zamieniać się w skałę. Natomiast od strony dysku jego powierzchniowe masy jeszcze długo pozostaną plastyczne i mocno podatne na unoszenie powierzchni podczas zbliżeń do dysku. Z czasem gdy ta strona również ostygnie i pokryje się skałą, to i tak jeszcze przez długi czas występować będzie na niej wzmożona aktywność wulkaniczna. Czego najprawdopodobniej nie będzie już po drugiej stronie.
Zupełnie inna sytuacja wystąpiła by, gdyby oba obiekty ze zdjęcia miały taką samą, lub bardzo zbliżoną masę. Wówczas żaden z nich nie krążył by po orbicie wokół bliźniaka, lecz oba miały by swoje orbity wokół „pustego” środka w przestrzeni kosmicznej. Co z czasem doprowadziło by w tym miejscu do nagromadzenia się wodoru i powstania trzeciej gwiazdy w tym podwójnym układzie.
Podobnie do tego ze zdjęcia zjawisko wystąpiło podczas narodzin naszej Ziemi i Księżyca. Tyle że proces zamieniania się ich czarnych dziur w kule przebiegał zdecydowanie szybciej. Ponieważ powstały one po wybuchu supernowej.
Dlatego już na początku powstawania. W skład wirów planet i wirów księżyców Układu Słonecznego, oprócz gazów wchodziło mnóstwo materii plastycznej i stałej wyrzuconej przez supernową. Jednocześnie wiry poza dobieraniem się w pomniejsze układy i stabilizowaniem swoich orbit. Sprzątały wokół siebie przestrzeń kosmiczną z zastygłych pomniejszych kęsów wyrzuconej przez Słońce materii. Zamieniając wszystko w swoich pierścieniach ciężkości w ognistą lawę.
Nasz Księżyc i Ziemia oraz pozostałe obiekty Układu Słonecznego utworzyły się z wirów powstałych z wyrzuconej materii przez supernową niemal w identycznym czasie. Różnice mogą być bardzo niewielkie. Natomiast zamykanie się ich w kule już w jednym czasie nie nastąpiło. Najszybciej zamknęły się wiry najmniejsze.
Z całą pewnością Księżyc pierwszy stał się skalisty niż Ziemia, mimo, że powstały jednocześnie. I to on spowodował odchylanie się osi Ziemi. Zaś Ziemia wstrzymała już dawno jego obrót wokół własnej osi. Przez co musimy oglądać tylko jedną stronę Księżyca.
Druga zaś niewidoczna dla nas, ostygła dużo wcześniej, a jej litosfera skalista znaczne się pogrubiła. Gdyż pierścień ciężkości Księżyca z powodu zaniknięcia obrotu, został odciągnięty i rozciągnięty na stałe w stronę Ziemi!
Zarówno „puste” jądro jak i pierścień ciężkości Księżyca są dziś w kształcie jaja. Było to powodem jego dłuższej aktywność wulkanicznej od strony Ziemi oraz znacznie cieńszej z tej strony litosfery skalistej. Przy okazji warto wspomnieć, że słaba aktywność wulkaniczno-sejsmiczna występuje na widocznej stronie Księżyca do dziś.