Žijeme ve velké černé díře

Ještě před nemnoha lety většina lidí ani netušila, že prostor se může zhroutit sám do sebe a zcela se oddělit od vesmíru, v němž původně existoval. Dnes se pojem „černá díra“ stal běžnou součástí slovníku většiny lidí.

Navzdory tomu nepatří tento podivný kosmický objekt mezi věci, o které by se běžní lidé příliš zajímali. Když někdo prohlásí, že má na pracovním stole (v prádelníku, ve spíži či kdekoliv jinde) černou díru, obvykle to neznamená, že v onom místě došlo ke zhroucení časoprostoru, ale spíše to, že dotyčný je poněkud nepořádný.

Jinak se ovšem soudí, že skutečné černé díry jsou kdesi daleko ve vesmíru, přitahují do svých gravitačních pastí tak nanejvýš hrdiny seriálu Star Trek a tudíž není třeba jim věnovat přehnanou pozornost.

To však nemusí být tak docela pravda. Někteří vědci totiž soudí, že černé díry jsou mnohem blíž, než se zatím myslelo. A nechybí ani názor, že celý náš vesmír je vlastně jedna velká černá díra. Když už tedy musíme v něčem takovém žít, může se hodit o tom něco vědět.

Neunikne ani světlo
Už v druhé polovině 18. století uvažoval britský astronom John Michell, co by se stalo, kdyby gravitace zesílila natolik, že by přitáhla i světlo. Vyšel mu model, který má s dnešním popisem černých děr ledacos společného. Tehdy – a ještě dlouho potom – se ovšem nezdálo, že by něco podobného mohlo skutečně existovat.

V první polovině našeho století dala Einsteinova teorie relativity nástroje k přesnějšímu popisu. Chopil se jich zejména Michellův krajan Stephen Hawking, který nejenže děje v okolí černých děr matematicky popsal, ale navíc dokázal i úspěšně přiblížit laikům ve svých knihách (u nás vyšly pod názvy Černé díry a budoucnost vesmíru a Stručná historie času). Jak dostávali astronomové stále výkonnější nástroje k poznávání vesmíru, bylo zřejmé, že černé díry nemusí být jen teorií.

Jako nejčastější příčina vzniku černé díry se dnes udává zhroucení hvězdy, která je přibližně dvacetkrát větší než naše Slunce. Ta, když vyčerpá svůj zdroj energie, exploduje jako supernova. I tak ale zbyde obrovské množství hmoty, kterou však už jaderné reakce neudržují dostatečně „načerchranou“. Její vzájemná přitažlivost ji proto natěsná do velikosti několika málo kilometrů.

Těleso malé velikostí ovšem disponuje obrovskou přitažlivostí – abychom ji vyjádřili, museli bychom gravitační zrychlení na povrchu Země vynásobit číslem s nejméně deseti nulami.

Kolem každého hmotného tělesa se podle Einsteina poněkud zakřivuje prostor i čas. Čím hmotnější, tím víc. Gravitace naší hvězdné trosky je ovšem tak velká, že prostor se zcela stočí sám do sebe a oddělí od zbytku vesmíru. Černá díra přitáhne a pohltí vše co překročí určitou mez, ven se však zpět už nic nedostane – dokonce ani světlo.

Poprvé se podařilo zjistit jevy související s pravděpodobnou existencí černé díry v roce 1971. Šlo o zdroj mimořádně silného rentgenového záření v souhvězdí Labutě. Má se za to, že zde černá díra obíhá kolem obrovské hvězdy a přitahuje do sebe její hmotu. Ta ještě než se nenávratně zřítí do gravitační propasti, vydává intenzívní záření.

Dnes již se také považuje za dokázané, že obrovské černé díry existují i v jádrech galaxií, včetně té naší. Tým astronomů vedený Andreou Ghezovou z Kalifornie sledoval po několik let pohyby hvězd ve středu Mléčné dráhy a zjistil, že některé z nich náhle zrychlily až na 4,8 milionů kilometrů v hodině a nakonec zmizely.

Zdá se, že černá díra v jádře Galaxie jí postupně zevnitř „vyžírá“. Zemi zatím nic nehrozí, protože vzdálenost je dostatečná – asi 25 tisíc světelných let.

Kosmická skládačka
Aktuálnější nebezpečí by mohly představovat černé díry v bezprostředním sousedství. Takové, které vznikly kolapsem hvězdy, v naší sluneční soustavě bezpochyby nejsou, protože důsledky jejich obrovské gravitace by neunikly pozornosti astronomů.

Někteří vědci však soudí, že mohou existovat i mnohem menší černé díry, které tu zůstaly jako památka na zrod vesmíru při velkém třesku. Říká se jim primordiální. Takovou gravitační minipast by šlo odhalit jen ztěží, přitom by mohla být nebezpečím nejen pro kosmické výpravy, ale i pro samotnou Zemi.

Černá díra nepatrné velikosti by při střetu s naší planetou mohla způsobit katastrofu srovnatelnou s jaderným útokem nebo pádem komety. Takové miniaturní černé díry by se ovšem mohly také stát téměř nevyčerpatelným zdrojem energie.

Černá díra však může být užitečná i jinak. Kdyby rotovala (což asi většina z nich dělá, protože rotace je jediná vlastnost, která přežije gravitační zkázu původního tělesa), tak by se mohla otevírat na jiném místě vesmíru, nebo dokonce v úplně jiném vesmíru. Zatím si ovšem cestu skrze černou díru dovedou představit pouze autoři sci-fi.

Lze si jen těžko představit, co je uvnitř černé díry, ostatně nejen člověk, ale ani sebeodolnější automat by pád do ní nepřežil. I kdyby ale přežil, stejně by neměl sebemenší možnost vyslat informace ven. Někteří vědci však poukazují na to, že vlastně ani není potřeba zkoumat vnitřek černé díry, protože jej máme všude kolem sebe.

Náš vesmír totiž jeví všechny znaky černé díry: jde o obrovské nahromadění hmoty, která zakřivuje prostoročas tak, že je zcela uzavřen sám do sebe. Nic z něj neunikne, ani světlo. Pokud opravdu žijeme v černé díře, tak z toho vyplývá celá řada dalších provokativních otázek.

Znamená to, že náš vesmír jen součástí jiného většího vesmíru a ten zase součástí ještě většího? Jsou zdejší černé díry zase další vesmíry – a v nich ještě jiné? A jak vypadají?

Autor: Jan A. Novák