Jdi na obsah Jdi na menu
 


Představu tělesa tak masivního, že z něho nedokáže uniknout dokonce ani světlo, navrhl anglický geolog John Michell v roce 1783 v práci zaslané Královské společnosti. V té době již byla Newtonovská teorie gravitace a pojem únikové rychlosti dostatečně známá. Michell vypočítal, že těleso s poloměrem 500krát větším, než je poloměr Slunce, a se stejnou hustotou, by mělo na povrchu únikovou rychlost rovnou rychlosti světla, a proto by bylo neviditelné.

 

Parafráze jeho slov:

Kdyby koule stejné hustoty jako má Slunce převýšila jeho poloměr pětset ku jedné, potom by těleso padající ke sféře z nekonečné výšky získalo na jeho povrchu rychlost větší, než je rychlost světla, a když následně předpokládáme, že světlo je přitahované k jeho povrchu silou v poměru ke své vis inertiae (setrvačné hmotnosti), způsobilo by to, že by se, spolu s ostatními tělesy, světlo vyzařované z takového tělesa k němu vrátilo díky jeho přitažlivosti. I když to nepovažoval za pravděpodobné, Michell uvažoval o tom, že mnoho takových objektů, ač je není vidět, může ve vesmíru existovat.

 

V roce 1796 podpořil francouzský matematik Pierre Simon de Laplace stejnou myšlenku v prvním a druhém vydání své knihy Exposition du Systeme du Monde. V dalších vydáních už se však o ní nezmiňuje. Podobným teoriím se v 19. století věnovalo minimum pozornosti, protože se předpokládalo, že světlo je vlnění bez hmotnosti neovlivnitelné gravitací.

 

V roce 1915 vyvinul Albert Einstein teorii gravitace nazývanou obecná teorie relativity. Předtím dokázal, že gravitace ovlivňuje světlo. O několik měsíců později Karl Schwarzschild nabídl řešení pro gravitační pole bodové hmoty a dokázal, že něco, co dnes nazýváme černou dírou, může opravdu teoreticky existovat. Schwarzschildův poloměr je dnes známý jako poloměr nerotující černé díry, ale ve své době nebyl dobře pochopen. Sám Schwarzschild ho nepovažoval za fyzikální.

 

Ve 20. letech 20. století dokázal Subrahmanyan Chandrasekhar, že nevyzařující těleso vážící více než určitou hmotnost, dnes známou jako Chandrasekharova mez, by se zhroutilo do sebe, protože by neexistovalo nic, co by mu v tom mohlo zabránit. Proti jeho argumentům se postavil Arthur Eddington, který se domníval, že by něco kolapsu nevyhnutelně zabránilo. Oba měli pravdu, protože bílý trpaslík s hmotností nad tuto mez se zhroutí do neutronové hvězdy. Nicméně i neutronová hvězda se při hmotnosti nad tzv. Tolmanovu-Oppenheimerovu-Volkoffovu mez zhroutí.

 

V roce 1939 Robert Oppenheimer a H. Snyder předpověděli, že masivní hvězdy by se mohly stát oběťmi dramatického gravitačního zhroucení. Černé díry by tak mohly přirozeně vznikat. Takové objekty byly krátce nazývané zamrzlé hvězdy, protože zhroucení by bylo pozorovatelné rapidně zpomaleně a se silně červeným spektrem v blízkosti Schwarzschildova poloměru. Tyto hypotetické objekty však nebyly předmětem většího zájmu až do pozdních 60. let 20. století. Většina fyziků si totiž myslela, že by byly specifickou vlastností silně symetrických řešení popsaných Schwarzschildem a že v přírodě by se gravitačně kolabující objekt nestal černou dírou.

 

Zájem o černé díry znovu vzplanul v roce 1967 s pokrokem v oblasti teorie a pokusů. Stephen Hawking dokázal, že černé díry jsou všeobecnou vlastností Einsteinovy teorie gravitace a není možné se jim vyhnout při kolabování některých objektů. Zájem o ně rozproudil v astronomické komunitě také objev pulsaru. Krátce na to zavedl teoretický fyzik John Wheeler výraz „černá díra“. Do té doby byl příležitostně používán termín černá hvězda.

 

V roce 1971 Tom Bolton identifikoval Cygnus X-1 jako černou díru, a to s použitím dalekohledů a přístrojů na observatoři David Dunlap Observatory náležící Torontské univerzitě.

 

Se zajímavým nápadem přišel v roce 1981 William Unruh z univerzity v Britské Kolumbii, když místo o skutečných černých dírách uvažoval o analogických systémech, které by jejich chování napodobovaly.

 

 V roce 2004 bylo objeveno mnoho černých děr, což vedlo k vypracování nové teorie rozšíření černých děr ve vesmíru, která udává, že existuje takřka pětkrát více černých děr, než se do té doby předpokládalo.

 

V červenci 2004 astronomové objevili obří černou díru Q0906+6930 v centru vzdálené galaxie v souhvězdí Velké medvědice. Odhad věku a hmotnosti takových černých děr nám může pomoct určit věk vesmíru.

 

V listopadu 2004 tým astronomů oznámil objev první černé díry střední hmotnosti v naší galaxii, která obíhá přibližně tři světelné roky od Střelce A*. Tato střední černá díra s hmotností asi 1300 Sluncí se nachází uvnitř shluku sedmi hvězd, pravděpodobně jako pozůstatek masivního shluku hvězd roztrženého galaktickým středem. Tento objev může podpořit myšlenku, že supermasivní černé díry se zvětšují pohlcováním blízkých menších černých děr a hvězd.

 

V únoru 2005 byl objeven modrý obr SDSS J090745.0+24507 opouštějící Mléčnou dráhu dvojnásobnou únikovou rychlostí (0,0022 rychlosti světla). Trajektorii hvězdy je možné dohledat až zpět ke galaktickému jádru. Vysoká rychlost této hvězdy podporuje hypotézu existence supermasivní černé díry ve středu naší galaxie. Vznik mikročerných děr na Zemi v částicových urychlovačích byl trochu nejistě ohlašován, ale doposud nepotvrzen. Dodnes není znám ani žádný pozorovaný kandidát na prvotní černou díru. V současné době je posuzováno několik alternativních modelů, které se chovají jako černé díry, ale fungují bez singularity. Většina vědců však považuje tyto koncepty za vyumělkované, protože jsou mnohem složitější a nepřinášejí žádné pozorovatelné rozdíly od černých děr. Nejvýznamnější z těchto teorií je teorie tzv. gravahvězda (anglicky Gravastar).

 

V březnu 2005 fyzik George Chapline z Národní laboratoře Lawrencea Livermora v Kalifornii navrhl myšlenku, že černé díry neexistují, a že objekty v současnosti považované za černé díry jsou ve skutečnosti hvězdy z temné energie. Svoje závěry opírá o výsledky některých kvantově - mechanických analýz. I když má jeho návrh v současnosti jen malou podporu ve fyzikální obci, je značně citovaný v médiích.

 

V červnu 2007 objevil mezinárodní tým astronomů z Kanady, Francie a USA dalekohledem CFHT na Havaji doposud neznámou černou díru ve vzdálenosti 13 miliard světelných let od Země. Jedná se o nejvzdálenější černou díru, která byla zatím nalezena. Tato černá díra se nalézá ve středu kvasaru.

 

22. března 2008 vědci z univerzity ve skotském St. Andrews vytvářejí zařízení, které úspěšně simuluje černou díru pod vedením Ulfa Leonhardta, odborníka na tzv. kvantové katastrofy. Tak se nazývají singularity, ve kterých dochází k zhroucení fyzikálních zákonů. Využili analogie mezi gravitačním polem a indexem lomu světla při jeho šíření v optickém vlákně plus skutečnosti, že rychlost světla ovlivňuje nejen jeho vlnová délka, nýbrž i index lomu prostředí. Jejich pokus začíná vysláním světelného pulsu do optického vlákna, ve kterém dochází v důsledku Kerrova jevu ke změně optických podmínek (přesněji indexu lomu).O zlomek sekundy později je poslán další paprsek, který se díky své delší vlnové délce šíří vláknem rychleji než ten první. Na první pohled se tedy zdá, že by ho měl dostihnout, k tomu ovšem nedojde, protože pozměněný index lomu způsobí pokles rychlosti druhého záblesku. Paprsek zůstává ve vlákně prvním pulsem uvězněn, vzniká horizont událostí a černá díra. Leonhardt tvrdí, že vytvořit horizont událostí není vůbec nic složitého. Podle něj k podobným událostem dochází v optických telekomunikačních zařízeních vždy, když je informace přenášena světelnými impulsy, tedy kdykoli například lidé telefonují na dlouhé vzdálenosti nebo používají internet. Právě tehdy dochází ke vzniku umělých horizontů černých děr, aniž si toho někdo všimne. „Vytvoření optické analogie horizontu událostí bylo vzrušujícím dobrodružstvím, s řadou dílčích úspěchů a nezdarů, velkých očekávání i zklamání, dobrodružství, které, jak se zdá, bude dále pokračovat. Dosud je většina z toho sice ještě teorie, ale podařilo se nám udělat první krůček,“ prohlašuje autor objevu Ulf Leonhardt.