Uobičajeno je
u većini literature
pojam " crne jame ", tj. objekata tako
gustih da ih
ni svjetlo ne
može napustiti, povezivati s do sada
nedokazanim procesima u fizici
koji mogu tvar
sabiti do gustoće
jezgre atoma. Prema
tome, objekat s
oko tri mase Sunca
sabijen na kuglu
polumjera oko 7000 metara predstavlja crnu jamu. Znači, osim što je
nije moguće neposredno
optički uočiti, njeno
postojanje je dovedeno
u sumnju i
radi samog procesa
koji bi je
mogao stvoriti.
Međutim ako se usvoji mogućnost
postojanja i takvih crnih jama, možemo ih podijeliti u dvije skupine prema
gustoći tvari:
Crne jame – s
gustoćom većom od kritične
Za kritičnu gustoću se može
odabrati iznos od 22000 kg/m3, tj. najveća poznata gustoća tvari
sastavljene od običnih, nesabijenih atoma.
Ovo poglavlje objašnjava proces
nastanka i nekih svojstava super-masivnih crnih jama
bez sabijanja atoma. Schwarzschildov polumjer se
definira kao polumjer
na kojem je
druga kozmička brzina
jednaka brzini svjetlosti, a
izračunava se prema
izrazu (1) na priloženom
dijagramu. Izraz (2) daje stvarni
polumjer kugle mase M
i gustoće r.
Dijagram prikazuje ovisnost dva
polumjera o masi
objekta uz neku
stalnu zadanu gustoću.
Uočavamo da se polumjer
crne jame ro linearno
povećava s porastom
mase, a stvarni
polumjer r se
povećava po funkciji
trećeg korijena. Pri
masi većoj od Mo stvarni polumjer postaje
manji od kritičnog
za crnu jamu,
što znači da
je taj objekt prema definiciji stvarno crna jama. Za
objekat gustoće Zemlje
od oko 5518 kg po
kubičnom metru kritični polumjer
iznosi oko 170,87
milijuna km, tj.
oko 23 milijuna km više
od polumjera putanje
Zemlje oko Sunca.
Masa takvog objekta
iznosi 1,15E38 kg,
tj. 58,5 milijuna masa
Sunca. Na ordinati
dijagrama je oznaka
u polumjerima Sunca, a na
apscisi je masa
u milijunima masa
Sunca radi lakše
predodžbe vrijednosti.
Ovo su impozantne vrijednosti, ali mnogi znanstvenici smatraju kako se
svemir najvećim djelom
sastoji od tzv.
"tamne " tvari koja
isto tako nije
uočljiva neposredno i
ne može se
odrediti ni približno
koliko je ima.
Nakon umiranja neke
velike zvijezde bez
eksplozije, tj. kada
ona prestane isijavati
energiju i tvari
s površine, uslijed snažne gravitacije ona
počinje " usisavati
" materijal iz
okolnog prostora i
teoretski može postići
dovoljnu masu i
postati crna jama.
Navedena masa i
polumjer su manji
za tvari veće gustoće
i obrnuto.
Slijedeći dijagram daje
najmanje potrebne polumjere i mase za super-masivne crne jame u funkciji
gustoće tvari. Na apscisi je gustoća, na lijevoj ordinati je polumjer u
milijunima km, a na desnoj masa u milijunima masa Sunca. Pravci koji pripadaju
gustoći 5500 se odnose na objekat gustoće Zemlje. Prema dijagramu slijedi da će
svaka Zvijezda veće mase od 58 milijuna masa Sunca nakon prestanka
termonuklearnih reakcija i hlađenja postati super-masivna crna jama ako će joj
pri tome prosječna gustoća biti veća od gustoće Zemlje.
Gravitacija u blizini i unutar
Super-Masivne Crne Jame je prikazana na niže priloženom dijagramu uz prosječnu
gustoću tvari jednaku gustoći Zemlje. Unutar jame linearno raste od nule do
najveće vrijednosti na površini prema izrazu na lijevoj strani slike. Naime,
utjecaji masa van određene zamišljene kugle se međusobno poništavaju. Van jame,
gravitacija pada s kvadratom udaljenosti od središta prema desnom izrazu na
slici. Najveće gravitacijsko ubrzanje je oko 262 km/s2, što je samo
1000 puta veće nego na površini Sunca.
Usporedbe radi, prema izrazima
za elektrone koji se ubrzavaju u katodnoj cijevi običnog TV-prijamnika u boji,
to ubrzanje je zanemarivo malo. Električno polje E u ekranu je oko 60000
V/m, a iz sile ubrzanja prema izrazu F
= E q i posljedice ubrzanja na masu
elektrona se dobiva oko 10E16 m/s2.
Elektroni su u cijevi izloženi barem 10E10 puta većem ubrzanju nego na
površini Super-Masivne Crne Jame gustoće Zemlje. Ukratko, svi poznati zakoni
ponašanja čestica trebaju valjati i za čestice u blizini takvih tijela.
Značenje oznaka
i veličina u
izrazima i na
dijagramu:
M [
kg] - masa objekta
G =
6,668E-11 [ N m2/ kg2 ] - gravitacijska konstanta
c = 3E8
[ m / s ] - brzina svjetlosti
ro [ m
] - Schwarzschildov polumjer
r [ kg/m3 ] - gustoća
tvari
p =3,14 - broj PI
Branko Vasiljev,
e-mail: brvasilj@net.hr
Stranica postavljena: 20. 3. 2004. god.
Zadnja promjena: 8. 8. 2004.god.