Foto: NASA

ZA CRNE RUPE danas malo tko nije čuo. Mnogi su ih čak u stanju ispravno povezati s egzotičnim kozmičkim objektima. Ipak, rijetko bi se koji laik usudio tvrditi da su crne rupe stvarne. Pa jesu li uopće stvarne? I ako su stvarne, jesu li prijetnja čovječanstvu? Hoće li nas jednoga dana progutati crna rupa ili je to pitanje tek dio dnevne doze (uzaludne) sekiracije, kao što pjeva Dubioza kolektiv?

Vodeći znanstveni časopis Nature objavio je nedavno članak o otkriću desetak crnih rupa zvjezdanih masa koje orbitiraju oko središnje supermasivne crne rupe u našoj galaksiji. To je tek jedna od brojnih novosti iz astrofizike koje uključuju crne rupe. Zadnja Nobelova nagrada za fiziku, za izravnu detekciju gravitacijskih valova, također je povezana s crnim rupama. Spomenuti gravitacijski valovi, opaženi detektorom LIGO, bili su stvoreni stapanjem dviju crnih rupa. Uglavnom, crne rupe su sad fizičarima ono što su čudnovati kljunaši biolozima - objekti koji možda jesu čudni (dok se na njih ne naviknete), ali su neupitan dio naše stvarnosti. Crne rupe postoje!

Uobičajeno se crna rupa opisuje kao dio prostorvremena iz kojega ništa, pa čak ni svjetlost, ne može izaći. To je dakle objekt koji, prema definiciji, ne zrači. Otud pridjev crna - ona koja ne sjaji poput zvijezde. Imenica rupa znači otvor u nečemu. U astrofizičkom kontekstu to je jednosmjerni otvor u tkivu prostorvremena. Objekti u crnu rupu jednom mogu ući, ali iz nje nikad ne mogu izaći. Znam, zvuči strašno. Kad sam jednoj grupi učenika govorio o svemiru i često spominjao tamnu tvar i crne rupe, njihov profesor je jedva dočekao kraj predavanja da upali svjetlo, izjavi da sigurno nije sve toliko crno te da nema razloga za strah.

Može li se dogoditi da nas crna rupa proguta?

No crnih rupa bismo se vjerojatno bojali čak i da nisu crne. Dovoljno je što su neobične. Jer neobičnoga se ljudi boje. Kad je LHC na CERN-u bio spreman za prvo puštanje u pogon, krajem 2008. godine, bila je zavladala prava panika zbog navodne mogućnosti da u sudaru protona visokih energija nastane mala crna rupa. To su, naime, predviđali neki teorijski modeli. No čak da je mini crna rupa i stvorena, a nakon deset godina rada LHC-a vidimo da nije, ona ne bi progutala cijelu Zemlju. Takva mala crna rupa je nestabilna i jako brzo bi se raspala u bljesku visokoenergijskog gama-zračenja.

Velike crne rupe, zvjezdanih masa ili veće, jesu stabilne. One mogu progutati cijeli planet ili čak cijelu zvijezdu, ali ne na daljinu, s drugog kraja svemira. Da bi objekt završio u crnoj rupi mora najprije doći vrlo blizu nje. Kad bi se, primjerice, Sunce pretvorilo u crnu rupu mase Sunca (što se neće dogoditi) planeti ne bi završili u toj crnoj rupi nego bi se nastavili gibati po svojim putanjama jednako kao i prije. Supermasivna crna rupa u središtu naše galaksije masivnija je od Sunca četiri milijuna puta. Kad bi se taj monstrum od crne rupe nalazio na mjestu gdje je Suncu najbliža zvijezda, Proxima Centauri - na samo četiri svjetlosne godine - mogli bismo oko te supermasivne crne rupe bezbrižno orbitirati. A od te smo crne rupe u stvarnosti udaljeni oko 30.000 svjetlosnih godina. U svakom slučaju, neće nas progutati nikakva crna rupa.

Odakle naziv crna rupa?

S tom spoznajom možemo nastaviti u veselijem tonu. Premda su crne rupe prirodno proizašle iz Einsteinove opće teorije relativnosti, najbolje teorije gravitacije koju zasad imamo, trebalo je vremena da budu ozbiljno shvaćene. Najdulje su se, prema Hawkingovim riječima, opirali francuski fizičari. Crna rupa se na francuskom kaže trou noir, što u slengu navodno ima opsceno značenje. Izvorni naziv, black hole, skovao je američki fizičar John Wheeler. Preciznije, naziv je postao općeprihvaćen zahvaljujući Wheeleru. On se pak od autorstva ogradio i pripisao ga novinarki Ann Ewing, koja je naziv skovala u jednom svojem članku 1967. godine. Usput, i naziv veliki prasak skovan je u jednoj popularnoj radioemisiji. Eto kako popularizacija znanosti oblikuje znanstvenu terminologiju. No to nije kraj zanimljivostima vezanim uz nazive. Fizičari su jedan važan teorem o crnim rupama opisali frazom "crna rupa nema dlaka". Radi se o tome da crne rupe gube sva svojstva osim mase, električnog naboja i kutne količine gibanja. I ta se fraza pripisuje Wheeleru, ali se on ponovno ogradio i optužio svojeg bivšeg studenta Jacoba Bekensteina. Nisam ja, on je.

Od prvog predviđanja crnih rupa u okviru opće teorije relativnosti prošlo je 100 godina. Od smišljanja naziva, ključnih teorijskih rezultata i prvih eksperimentalnih naznaka prošlo je otprilike 50 godina. Zadnjih nekoliko desetaka godina prikupljen je golem broj opažanja koja su neizravne potvrde postojanja crnih rupa. Crne rupe, čak i one supermasivne, premale su i predaleko da bismo njihove učinke izravno opažali. Barem dosad to nismo mogli. Možda ćemo već ove godine, zahvaljujući instrumentu Event Horizon Telescope, izravno vidjeti područje oko horizonta događaja supermasivne crne rupe u središtu naše galaksije. Ono što zasad opažamo su učinci koji nastaju zbog interakcije crnih rupa s njihovom neposrednom okolinom. Primjerice, u dvojnim sustavima crne rupe i zvijezde često se događa transfer materije sa zvijezde na crnu rupu pri čemu nastaju brojni sudari čestica - u neposrednoj blizini crne rupe - što pak uzrokuje emisiju visokoenergijskog zračenja koje je opazivo sa Zemlje. Tako je nedavno otkriveno i onih desetak crnih rupa spomenutih na početku priče.

Od kurioziteta do standarda u udžbeniku

Konačno, jedan zgodan pokazatelj činjenice da su crne rupe definitivno prešle iz sfere spekulacija i znanstvene fantastike u svakodnevicu fizike i astronomije jest novi kurikulum. Kad sam zadnji put pisao gimnazijski udžbenik iz fizike, 2013. godine, onda sam crne rupe spomenuo u dodatnom sadržaju, kao zanimljivost. U udžbeniku koji upravo dovršavam ovih dana, i koji bi se od jeseni mogao koristiti kao eksperimentalni nastavni materijal, crne rupe nisu tek zanimljivost nego su na popisu obaveznih ključnih pojmova u okviru teme o gravitaciji.

*Stavovi izneseni u kolumnama i komentarima osobni su stavovi autora i ne odražavaju nužno stav redakcije portala Index.hr. Navedeni stavovi ne odražavaju ni stav bilo koje ustanove, subjekta ili objekta s kojima je povezan autor.

**Fizičar Dario Hrupec docent je na Odjelu za fiziku Sveučilišta u Osijeku. Radio je na FER-u i IRB-u u Zagrebu. Bavi se visokoenergijskom gama-astronomijom. Član je međunarodne kolaboracije MAGIC, čiji su Čerenkovljevi teleskopi smješteni na kanarskom otoku La Palmi, i međunarodne kolaboracije CTA, čiji se teleskopi tek grade na La Palmi i Paranalu. Glavni je urednik časopisa Priroda te voditelj ciklusa znanstveno-popularizacijskih predavanja "Priroda uživo" HPD-a. Autor je više srednjoškolskih udžbenika iz fizike te knjiga ''Protiv nadnaravnoga'' (Kruzak, 2016.) i ''Ažurirani svemir'' (In.Tri, 2017.)

Želite li momentalno primiti obavijest o svakoj objavljenoj kolumni naših vrhunskih znanstvenika, instalirajte Index.me aplikaciju i pretplatite se besplatno na tag: Index Lab.

Index.me aplikaciju za android besplatno možete preuzeti na ovom linku, dok iPhone aplikaciju možete preuzeti ovdje.