Då och nu
SVARTA HÅL
UNIVERSUMS MYSTISKA GIGANTER
Om man kastar en boll rakt upp mot himlen kommer den bromsas in av tyngdkraften för att sedan falla tillbaka mot jorden igen. För att den ska ta sig igenom jordens gravitationsfält och fortsätta ut i evigheten krävs en kritisk hastighet av 11 kilometer per sekund. På solen skulle den kritiska hastigheten vara 160 km/sek. Fotoner färdas i 300 000 km/sek och ljuset har därför inte alls svårt att lämna vare sig vår planet eller solen. Men det finns objekt varifrån inte ens ljuset slipper undan och dessa områden kallas för svarta hål.
Hur bildas svarta hål?
När en normalstor stjärna kollapsar frigörs dess yttre lager i en nebulosa, och kärnan blir kvar som en vit dvärg som långsamt bleknar bort. Men när en massiv stjärna kollapsar gör den det i en supernova. Den kvarvarande kärnan har en densitet på flera miljoner ton per kubikcentimeter och kallas neutronstjärna. Om man på jorden skulle släppa en kubikcentimeter av neutronstjärnans materia från en meters höjd skulle den slå mot ytan med 6,5 miljoner km/h och gå genom hela jorden.
Massiva stjärnor som dör blir alltså oerhört kompakta och skapar ett så starkt gravitationsfält att t.o.m. passerande ljus böjs av. Man kan iaktta sådana avböjningar genom att studera stjärnor vilkas ljus passerar nära solen på väg mot oss. Ibland blir gravitationsfältet så starkt att inte ens stjärnans eget ljus förmår lämna det, utan sugs tillbaka igen. Även andra partiklar som råkar befinna sig i närheten av detta gravitationsfält sugs in i det. En betraktare som från avstånd iakttog när en stjärna blev så massiv skulle se hur stjärnan sakta lyste svagare och svagare och bli rödare och rödare för att slutligen helt försvinna i osynligheten. Stjärnan har blivit ett svart hål. Om Mount Everest skulle sugas in i det skulle dess massa pressas ihop till en atomkärnas storlek.
Händelsehorisont
Det avstånd från vilket inget slipper undan det svarta hålet kallas för händelsehorisont. En astronaut som passerar en sådan händelsehorisont känner av gravitationskraften olika från huvud till fötter. Kroppen skulle sträckas ut och bli avlång för att till slut slitas itu, partikel för partikel. Längst in i det svarta hålet skulle astronautens partiklar förenas med något som kan liknas vid en singularitet, där tid och rum upphör att existera.
För en utomstående observatör bortom händelsehorisonten skulle astronauten falla långsammare och långsammare in mot det svarta hålet. Det skulle tyckas som att sekundvisaren på astronautens klocka blir längre och längre, och när astronauten passerar det svarta hålets händelsehorisont skulle astronauten och hans klocka för betraktaren bli helt stilla. Observatören skulle aldrig kunna se honom falla in i hålet utan bli hängande, eftersom astronautens tid, mätt från observatören, skulle stå stilla.
Inte helt svarta
1973 upptäcktes att svarta hål inte är helt svarta. De sänder ut strålning och partiklar i jämn takt. Förklaringen finns i kvantfysikens obestämdhetsprincip, som tillåter partiklar att färdas fortare än ljuset kortare sträckor. Det är dock inte samma partiklar som en gång åkte in i hålet som åker ut, bara energin är densamma. Detta leder till att det svarta hålet långsamt krymper för att till slut försvinna.
Det finns en teori att astronauten (eller åtminstone dennes partiklar) kommer ut ur ett s.k. vitt håll. Ur ett vitt hål kan saker endast komma ut, inte in, och det kan ligga i en helt annan del av universum än det svarta hålet. Det kan också existera i en annan tid eller rent av i ett annat universum.
Hur många svarta hål finns det?
Observationer tyder på ett stort antal svarta hål både i vår egen galax och andra. Vi kan inte se dem, av förklarliga skäl, men vi kan iaktta hur ljuset böjer av när det passerar området.
Nästa avsnitt: