Černá díra a bílá díra: To nejsou opravdové díry (ale rozhodně kosmičtí zvědavci!)

Buďme naprosto jasní: navzdory jejich trochu zavádějícím názvům nejsou ani černé díry, ani bílé díry doslovné „díry“. V podstatě jsou to objekty (nebo v případě bílých děr hypotetické jevy), kterým jsme, lidé, dali „barevná“ jména. Proč? Protože astronomie má ráda trochu poetické koření!

Černé díry: Ne díra, ale extrémně hustý objekt

Termín „černá díra“ může vyvolat dojem, že jde o jakýsi kosmický odtokový kanál, který vtahuje vše dovnitř, ale ve skutečnosti je to extrémně hustý fyzikální objekt. Představte si, že by byla hmotnost všech hvězd (nebo několika hvězd, pokud chcete něco většího) stlačena do tak malého objemu, že gravitace by už nedovolila světlu odrazit se od povrchu. Každý foton, který se přiblíží příliš blízko, prostě uvízne.

Proč je v názvu slovo „černá“? Jednoduše: pokud světlo nemůže uniknout, nemůžeme ho vidět odražené – proto objekt vypadá černě na kosmickém pozadí. A „díra“? Historicky lidé mysleli, že něco, co může uvěznit hmotu a světlo, musí být propast. Ale klid, to není kouzelná brána do nikam; je to fyzikální objekt s neuvěřitelně silnou gravitací.

Bílé díry: „Hvězdné“ objekty, které nazýváme dírami

Teď otočíme situaci: pokud „černá díra“ pohlcuje veškeré světlo a hmotu, „bílá díra“ by byla něco, co volně vyzařuje světlo a hmotu. Ale tady je ten zajímavý bod: zní to jako hvězda – zářící koule plynů, která vyzařuje energii ven. Ve skutečnosti si můžeme představit, že nevíme, odkud hmota pochází (tj. kosmické palivo), a prostě říct, že neustále vyzařuje energii. Tady máte „bílou díru“ – v podstatě takto se hvězdy chovají.

Formálně je v teoretické fyzice „bílá díra“ považována za zajímavý protějšek černé díry (vyskytuje se v určitých matematických řešeních), ale ve skutečnosti je to prostě jakákoli zářící hvězda, která vyzařuje energii. Žádné exotické fyzikální triky – žádné mezidimenzionální pekárny rozdávající nekonečné croissanty.

Analogie kosmické „pekárny“ (ale do temné energie nebudeme zasahovat)

Lidé často přirovnávají hypotetickou bílou díru k pekárně, která kouzelně vyrábí housky bez těsta. Je to krásný (a chutně vypadající) obraz, ale ve skutečnosti to spíše odpovídá konceptu temné energie – což je úplně jiný kosmický „pytel červů“ (nebo kosmické croissanty), který zde nebudeme rozebírat. Máme rádi vtipy, ale držme se pořádku.

Ve skutečnosti má hvězda (ten zdroj energie) svůj vlastní vnitřní „palivový“ zásobník – vodík, helium atd. – takže nevytváří energii ex nihilo („z ničeho“). Jinými slovy, není to pekárna bez mouky; je to dobře zásobená kosmická kuchyně. Takže bílá díra v čistě teoretickém smyslu zůstává spíše matematickou zajímavostí než každodenním astrofyzikálním objektem.

Proč je to zároveň legrační a nesmírně důležité

Vtipná část: lidé rádi dávají věcem dramatické názvy. „Černé díry“ nejsou opravdové díry, „bílé díry“ mohou být podivně popsané zářící hvězdy a „temná energie“ je někdy zahrnuta do analogií s pečivem. Astronomové mají opravdu sklon k teatralitě – počkejte, až uslyšíte o „spaghettifikaci“.

Důležitá část: když pochopíme tyto kosmické fakty, rozptýlíme tajemství o vesmíru. Když chápeme, že černé díry jsou extrémně hustá nebeská tělesa, nikoli fantastické portály, a bílé díry jsou v podstatě teoretickými vyzařovateli energie (v podstatě podobné hvězdám), můžeme se soustředit na skutečnou vědu: měření gravitačních vln, fotografování „stínů“ černých děr a řešení záhady velkého energetického koloběhu vesmíru.

Závěrečné myšlenky: Žádné opravdové díry v tomto příběhu

Nakonec jsou černé díry extrémně kompaktní objekty ovládané gravitačními silami, které neumožňují světlu uniknout, a bílé díry (přísně teoreticky) spíše připomínají honosné matematické hvězdy než skutečné díry. Naše oblíbená „pekárenská analogie“ může vést k přemýšlení o temné energii, ale to je už jiný kosmický příběh.

Takže černé a bílé díry mohou mít zavádějící názvy, ale skvěle odhalují extrémy vesmíru: jedna strana – hmota je uvězněna, druhá strana – energie je vyzařována. A není to dokonalá kosmická komedie? Otevíráme největší tajemství vesmíru, jen abychom zjistili, že „díra“ je jen jazyková figura. Věda může být nesmírně zábavná – a právě proto je tak důležitá.

Další zdroje & Kosmické vtípky

• Event Horizon Telescope: Skutečné snímky černých děr (podívejte se, mami – žádné odražené světlo!)
• LIGO Scientific Collaboration: Gravitační vlny z kolidujících „ne-děr“
• Základní fyzika hvězd: Každá hvězda je v podstatě „bílá díra“ s jadernou „kuchyňkou“
• Temná energie: „Propastná pekárna“ vesmíru, ale tu nechme stranou!