Tíminn - 29.11.1981, Blaðsíða 26

Surtnudagur 29.' nóvémber 'l'98i
■ Fdtt höföar meir til
imyndunarafb níxtlmamannsins
en „svörtu holurnar i geimnum”.
Þær eru misstór svæöi, leifar sól-
stjarna, og aödráttarafliö þvDikt
aö ekkert sleppur undan þeim.
Ljósgeislar á sinni ofsafa-ö um
himingeiminn bogna og dragast
aö svörtu holunni, hverfa aö lok-
um. Risastórar stjörnur vikja af
braut sinni fyrir afli holunnar,
togast nær og nær og eru á
endanum gleyptar i iöur hol-
unnar. Holan er yfirleitt ekki
stór: þó gildir einu hversu stórir
eða voldugir hlutir nálgast hana,
allt hverfur og sést aldrei aftur.
Sumirálita aöikjarna svörtu hol-
unnar falli allt efni saman og þar
riki eilif kyrrstaöa, aörir aöholan
sé inngangur i annan heim.
Eins og áöur segir er talið að
svörtu holurnar séu leifar af sól-
st jörnum. Fjörbrot stórrar
stjörnu er einhver ægilegasti
og stórbrotnasti viðburöur al-
heimsins: A örfáum klukkustund-
um eykst ljósmagn deyjandi
stjörnu þúsund milljón sinnum,
efni stjömunnar, ljós og orka
tætist út i geiminn. Eittandartak
— siöasta andartak sólstjörn-
unnar — logar hún álika og heil
stjörnuþoka. Sú orka sem losnar
við þessar hamfarir jafngildir um
þaö bil allri þeirri orku sem
stjarnan hefur geislaö frá séralla
sina löngu „ævi” — stjörnufræö-
ingar kalla þetta fyrirbæri
„súpernóvu”. Ef nógu vel er að
gætt má stundum i þessum
dauöateygjum stjörnunnar finna
upphaf svartrar holu.
Stjaman hverfur
Ef þaö sem eftir er af
stjornunni er „súpernóvu”--
Svartar holur
— Áhrifamesta fyrirbæri alheimsins
■ „Ormagöng”. Timi og rúm bogna og sá sem feröast gegnum göngin
kemur út á öörum staö á öðrum tima.
sprengingin hefur áttsér staö og
öll orka hennar á bak og burt er
að minnsta kosti þrisvar sinnum
massi sólar okkar, má gera ráö
fyrir að undarlegir atburöir taki
að eiga sér staö. Litum á klett
sem situr á yfirboröi jaröar. Yfir-
boröiö er nægjanlega sterkt til að
halda klettinum uppi, hann fellur
ekki inn aö kjarna jaröar. En i til-
viki hinnar útdauðu stjörnu er
yfirborö hennar ekkert, eða
næstum ekkert, og heldur engum
aðvifandi hlut. Massi stjörnunnar
ereigi aö siöur mjög mikill og að-
dráttaraflið þvi feikilegt. Stjarn-
an sem eitt sinn var margar
milljönir mílna i þvermál hefur
nú dregist svo saman að þver-
máliö er aðeins örfáar milur —
aðdráttaraflið eykst geysilega og
jafnvel ljósið kemst ekki undan.
Stjarnan hverfur og svört hola er
fædd.
Hvernig gerist þetta? Sam-
kvæmt a fs t æöis ken ningu
Einsteins, hinni almennu, en
enginn hefur enn hrakiö þaö sem
kenningin segir um að-
dráttarafl, þá hefur aödráttar-
af lið áhrif á bæöi tíma og rúm. Ef
við getum ímyndað okkur alger-
lega tóman geim, þar sem
engir hlutir eru með aödráttarafl
sitt að flækjast fyrir — þá er
rúmið „flatt”og klukkur ganga á
„eölilegum” hraöa. Hér á jörö-
inni er aödráttaraflið svo veikt aö
það er næstum ómögulegt að
greina aö sveigju rúmsins eða
hversu timinn hægir á sér.
Klukkan tapar aöeins einni
sekúndu á öld eöa svo.
ööru máli gegnir i grennd viö
svarta holu þar sem aðdráttarafl-
iö er óskaplegt. Þar bognar
rúmið eins og ekkert sé og
klukkur hægja á sér. I kjarna
svartrar holu, telja sumir, er
hvorki timi né rúm.
Gastegundir á mikilli
ferð
Eins og áöur kom fram fellur
stjarna sem lokið hefur h'fi sínu
saman svo hún veröur aöeins ör-
litil brot af þvi sem hún áöur var.
Myndast svokallaö „yfirborö”
holunnar en er stjarnam er orðin
minni en þaö yfirborð gefur til
kynna er aödráttarafliö oröiö því-
likt aö timi og rúm þekkjast ekki.
Stjarnan heldur áfram að falla
saman uns allur massi hennar er
samankominn á einum einasta
punkti.
Það var út frá kenningum Ein-
steins sem stjörnufræöingar og
eðlisfræðingar reiknuðu út aö
finna mætti svartar holur i
geimnum. Liggur í hlutarins eðli
að auðvitaö er ómöguiegt aö
koma auga á þær. Nú hafa áður-
nefndir fræðingar komist aö þvi
að meö því aö nota röntgensjón-
auka má freista þess að staðsetja
svörtu holurnar. Auövitað munu
þær aldrei sjást sjálfar en hins
vegar má lita efni það sem á leið
er inn i iöur þeirra: gastegundir
öl að mynda, sjást á röntgen-
myndum vegna geislunar fra
þeim —þar til þær hverfa aö fullu
og öllu.
Sér I lagi er þetta auövelt ef um
tvistirni hefur verið að ræöa:
tvær sólstjörnur sem hringsóla
hvor um aðra. Ef önnur þeirra
breytist i svarta holu dregur hún
eðlilega orku og gastegundir frá
hinni og þaö veitist visindamönn-
um auövelt að sjá. Visinda-
mennimir hafa komist að þvi aö
það sem er mjög sterk útgeislun
röntgengeisla er mjög sennilega
um aö ræöa svarta holu. Sifellt
finnast fleiri slikir staöir og nú
eru ýmsir þeirrar skoöunar aö
svartar holur séu liklega mjög al-
gengar.
Annaö atriöi skiptir einnig
miklu máB i þessu sambandi. Svo
viröist sem samanfallnar
stjörnur séu nefnilega ekki eina
fyrirbæriö sem myndar svartar
holur. Stjörnufræöingar álita nú
margir aö um sé aö ræöa tvær
aðrar tegundir og er önnur teg-
undin griöarlega stór en hin mjög
litil. Vaxandi likur eru nú taldar
benda til þess aö i miöju hverrar
stjörnuþoku leynist ein svört
hola. Vanalegar svartar holur
(vanalegar!) verða sem dvergar
i samanburöi viö slik risagöt i
geimnum. t þeim gætu verið mill-
jónir, eöa janvel milljaröar,
sam anfallinna stjarna.
Risaholur
Svo við leitum nú ekki langt yfir
skammt: i okkar eigin Vetrar-
braut virðast gastegundir sem
eru á milkilli ferö viö miðju
Brautarinnar benda til þess aö
þar sé einhvers staðar aö finna
svarta holu sem innihaldi aö
minnsta kosti fimm milljónir
stjörnumassa.
Þessir risar eru af auð-
skýranlegum orsökum kallaöar
„risa holur” Taliö er næsta vist
aö eina þeirra sé aö finna I miöju
stjörnuþoku sem kölluö hefur
verið M87 og sést i stjörnu-
merkinu Meyjunni. M87, sem er í
um þaö bil 60 milljón ljósára fjar-
lægð frá jörðu, er einhver allra
stærsta stjörnuþokan sem vitaö
er um, og nákvæmar rannsóknir
hafa sýnt að i miöju hennar er
sitthvaö á seyði. Kjaminn er sem
sé óvenjulega bjartur og likist
stjörnu fremur en nokkru ööru.
Ein vel hugsanleg skýring sé aö
þarna sé svört hda aö draga til
sin stjörnur og annaö efni sem
siðan hverfi að eilifu amen inn i
holuna.
Þá hafa rannsóknirsýnt aö gas-
tegundir eruá fleygiferö á þessu
svæöi enslikt þykir einmitt benda
til aö svört hola sé i grenndinni.
Visindamenn hafa reiknað út aö
til þess að skýra allar þær
hreyfingar sem eiga sér stað
þarna inni i miðju M87 þurfi
svarta holu sem geymi að
minnsta kosti þrjá milljarða
stjörnumassa.
Fátt eitt er vitað um tilurð
þessara „risa hola”. Flestir
stjörnufræöingar taka þeirri
kenningu ekki illa að þær hafi
orðið til vegna þess gifurlega
þrýstings og samþjöppunar sem
er til staöar i mBju mikilla
stjörnuþoka. Óteljandi árekstrar
milli milljón sólstjarna sem eru
hver við aðra þarna I miðjunni
hafi skjótlega myndað einn
mikinn kökk sem óhjákvæmi-
lega hafi siðan breyst í svarta
holu og hana ekki smáa.
Dverga holur
Annar möguleiki kemur þó til
greina. Eins og flestir vita sem
tíl þekkja er sú skoðun útbreidd
meöal stjörnufræöinga og eðlis-
fræðinga aö alheimurinn hafiorð-
iö til eftir griöarlega sprengingu
— kallaö „Big Bang” á enskri
tungu. Hafi sprengingin sú, en
vitanlega erengin leið að átta sig
á afli hennar, markaö upphaf
tima og rúms en hvaö til var fyrir
er best að hugsa ekki út i. Sjálf-
sagt eraö álykta aö sprengingin
hafi veriö heldur kaótisk og vel
það — út frá þvi má draga þá á-
lyktun ef vill aö á fyrstu sekúndu-
brotum sprengingarinnar hafi
gifurlegt magn efnis þjappastsvo
saman að frumstæðar svartar
holur hafi oröið til. Þær hafi siðan
oröið sá kjarni sem efniö snerist
um og myndaö á endanum vetr-
arbrautir.
Það sem ekki sist er merkilegt f
sambandi viö þessa kenningu er
aö í raun eru engin takmörk fyrir
stærö slikra hola, hafi þær mynd-
ast meö þessum hætti. Eins
og áöur var drepiö á þarf
deyjandi stjarna aö vera að
minnsta kosti þrisvar sinnum
stærri en okkar sól til aö mynda
svarta holu — annars verður
aðdráttaraflið aldrei nægilega
sterkt til aö stjarnan hætti að
vera til. Hafi hins vegar svartar
holur orðið til i Upphafi eins og
fyrrvar lýst og er vel hugsanlegt
að þannig hafi myndast allar þær
örsmáu svörtu holur sem fjöl-
margir visindamenn telja að sé
að finna mjög viöa um alheiminn.
Geriö nú svo vel aö imynda
ykkur frumstæða svarta holu
sem aðeins hefur massa upp á
einn milljarð tonna, en það er
svipað og eitt fjall á jöröu niðri
vegur. Vegna þess hversu
massinn er litíll er holan að sjálf-
sögðu smá. Réttara sagt: hún
væriaðeinsá stærð við eitt próton
i atómi!
Orkuuppspretta
Þegar um er aö ræða svo smáa
svarta holu telja visindamenn,
eftir flókna útreikninga sem ekki
verður farið út i hér, að liklegt sé
að eitthvað af þvi efni sem i holu
ergeymtkomiststundum útfyrir
,,yfirborð”holunnar og sleppi þar
meö úr greipum hennar. Þvi
smærri sem holan er, þvi meiri
likur aöefni komist undan. Þarna
hefur svarta holan lent i vitahring
og þó fyrr hefði verið ! Sleppi eitt
gramm út minnkar holan um eitt
gramm. Þar með verður enn auð-
veldara að sleppa og svarta holan
minnkar þvi stöðugt uns hún
hverfur alveg. A endanum, er
leifar efnisins sleppa úr greipum
holunnar, sendir hún frá sér
geislun sem samsvarar milljarða
megatœina vetnissprengju.
En rétt er að taka fram og ræki-
lega að þó visindamenn séu nú
vissir um tilvist „vanalegra”
svartra hola, þá hafa sönnunar-
gögn fýrir tílvist hinna ekki fund-
ist enn, þótt m argir séu sannfærð-
ir. Nú eru margir hópar visinda-
manna viða um heim sem leita að
smáu holunum og verður geim-
skutia Bandarikjamanna meðal
annars notuð I þessu skyni. Og
taka skal fram að þær rannsóknir
eru ekki einungis i fróðleiksskyni.
Þeirsem bjartsýnastireru telja
nefninlega að i okkar eigin sól-
kerfi gætu leynst ein eða tvær
svartar holur af minnstu gerð.
Reynist það rétt breytir það allri
heimsmyndinni geysilega. t mörg
ár hafa visindamenn rætt þann
möguleika að koma upp námu-
vinnslu i smástimabeltinu milli
Mars og Júpiters og afla þar gif-
urlegs magns af hráefnum til
nota á jörðu. Ef hægt væri að
flytja eina smáholu svartaupp að
jörðunni — en það álita margir
ekki fráleitt, ef þær eru þá til —
fengist þvilfk orkuuppspretta að
jörðinþurfti ekkiað hafa áhyggj-
ur af orkuskorti i langan, mjög
langan tima....
Ormagöng i annan heim
Skoðum loks eitt enn i sam-
bandi við svártar holur. Hvað
gætí gerst ef þú — já, þú — féllir
inn I einsog eina svarta holu. Þú
gætir nefnilega hrapað gegnum
„ormagöng” — göng gegnum
tima og rúm, svo óstöðug að þau
eru aðeins til eitt andartak.
Ef maður ferðaöist gegnum
svona göng — sem einnig eru köll-
uð Einstein-Rosen brýr — gæti
hann fundið sjálfan sig á allt öðr-
um stað á allt öðrum tima I al-
heimnum — milljón árum Ifortið-
inni eða milljón árum i framtið-
inni.
Visindamaður nokkur, eðlis-
fræðingurinn John A. Wheeler,
telur að alheimur okkar sé ein-
ungis einn af mörgum sem tengj-
ast og eru til i undarlegu fyrir-
bæri sem hann kallar „ofur-
heim”. Hann segir að net „orrna-
ganga” tengi þessa heima sam-
an. Einn daginn gætí allur okkar
heimur troðist niöur um orma-
göng og þrýst út annars staðar i
nýrri upphafssprengingu — „Big
Bang”.
Endursagt.