Misterioasele găuri negre ştiu de măsură

Universul observabil însumează, potrivit estimărilor, 100 de miliarde de galaxii. Unele galaxii posedă mai puţin de 50 de miliarde de stele, altele însă adună un număr de aştri de cinci ori mai mare. Considerând o medie de 100 de miliarde de stele pentru fiecare galaxie, se poate aprecia într-un mod sumar că Universul observabil adună 10.000 de miliarde de aştri. Însă, deşi cantitatea de materie din Univers depăşeşte cu mult tot ceea ce ne-am putea imagina, totuşi, obiectele cosmice nu exced anumiţi parametri de volum şi densitate.

Mărimea obiectelor cosmice este opera interacţiunii gravitaţionale. Ea adună gazul în stele şi galaxii. De ce nu sunt posibile corpuri de mărimea galaxiilor? La această întrebare se poate afirma faptul că, cu cât obiectele cosmice sunt mai mari, cu atât mai mult gravitaţia le va comprima mai mult. Colectat de gravitaţie şi comprimat în baloane fierbinţi, gazul stelelor este supus unor temperaturi şi presiuni impresionante, încât se declaşează arderea lui nucleară. Începând cu o anumită intensitate a gravitaţiei, presiunea internă este atât de mare, încât corpul se autoconsumă. Nu pot exista stele oricât de mari, pentru că, de la un moment dat încolo, ele încep să ardă, transformându-se în lumină. Presiunea internă tot mai mare va creşte tot mai mult temperatura miezului lor (agitaţia termică), acest fapt crescând energia de coliziune a nucleelor materiei din miez. Ele vor putea învinge respingerile electrostatice, fuzionând. Reacţia eliberează multă energie, creşte temperatura şi favorizează alte reacţii nucleare similare.

Într-un fel, s-ar putea spune că gravitaţia şi arderea nucleară pun o limită în creşterea fără limită a stelelor, în masivitatea lor.

Mai departe, când întreg materialul nuclear s-a epuizat, corpurile pierd echilibrul între compresia gravitaţională şi presiunea internă determinată de temperaturile mari ale sintetizării nucleare. Stelele mari îşi încheie procesul de ardere a combustibilului nuclear cu o explozie. Colapsul gravitaţional ce urmează acesteia strânge rezidurile, dând naştere unei găuri negre. Aceste corpuri extrem de dense aspiră totul: materie, gaz sau radiaţii. În ele, gravitaţia este colosală, încât găurile negre consumă fără încetare tot ce se apropie suficient de mult. Din acest motiv, ele pot fi extrem de masive.

Găuri negre supermasive

Astrofizica a identificat faptul că, înafara găurilor negre ce se nasc din implozia stelelor, există altele cu mult mai mari, iar intensitatea câmpului lor gravific este imensă. Astăzi se afirmă faptul că este tot mai probabil ca în centrul galaxiilor mari, cum este şi Calea Lactee, să se afle astfel de găuri negre supermasive, cu mase echivalente cu milioane de sori! Ele se formează deodată cu galaxia în centrul cărora se află, prin colapsul unei părţi semnificative din gazul ei. Structura şi evoluţia galaxiilor este strâns legată de activitatea acestor găuri negre supermasive.

Astfel, gravitaţia poate construi, prin colectarea materiei, corpuri de dimensiuni gigantice. Însă, deşi se dovedeşte că gravitaţia poate aduna tot mai multă materie şi gaz, ea nu poate strânge la un loc foarte multă materie. În pofida densităţii lor şi a „puterilor de aspirare“ enorme pe care le posedă, nici găurile negre nu pot creşte fără limită. Rezultate recente arată faptul că şi găurile negre supermasive au o limită de creştere.

Universul - un computer gigantic

Potrivit datelor astrofizicii, există suficiente motive pentru a considera faptul că, în Univers, corpurile funcţionează asemănător unor computere. Privitor la această descriere (modelul cosmologic computaţional), ele stochează, pe de o parte, informaţie, asemănător unor unităţi de memorie, iar pe de altă parte, prelucrează informaţie şi emit informaţii, consumând diverse forme de energie. De exemplu, pe baza proceselor care se petrec în interiorul unei stele, aceasta poate fi considerată ca fiind asemănătoare unui calculator. Steaua are o „componentă“ corespunzătoare unităţii de memorie: materia unei stele conţine informaţii despre stadiul prezent al arderilor nucleare ale astrului, dar şi despre trecutul ei, date conţinute în mărimea stelei, în ponderea hidrogenului, heliului şi a elementelor mai grele. Există şi activităţi corespunzătoare unui procesor: datele de intrare, nucleele uşoare, sunt prelucrate de stea, care le fuzionează în nuclee grele; datele de ieşire utilizează energia asigurată de presiunile gravitaţionale, un fel de sursă de alimentare. Rezultatele activităţilor de procesare a informaţiei sunt vizualizate prin intermediul radiaţiilor emise de stea, date de ieşire. (Seth Lloyd şi Y. Jack Ng, „Computerele găuri negre“, Rev. „Scientific American“, ediţia în limba română, decembrie 2004/ianuarie 2005, p. 25)

Găurile negre nu îşi „uită“ trecutul

Un timp, s-a considerat că găurile negre îşi distrug propriul lor trecut, motiv întemeiat pentru a nu le considera potrivite pentru a le asemăna comportarea cu a unui computer. În cazul lor se credea că gravitaţia foarte intensă colapsează materie, informaţie, însă nu permite emisia nici unui tip de radiaţie, care să „spună“ ceva. Dar, până la urmă, s-a dovedit că găurile negre emit radiaţii, precum radiaţia Hawking. În acest fel, informaţia, materia este prelucrată şi emisă în forma unor date de ieşire care „spun“ ceva despre „ce s-a întâmplat cu ea în colaps“.

Gravitaţia are o limită

Pornind de la faptul că găurile negre emit radiaţii (radiaţie termică, numită şi radiaţie Hawking sau Bekenstein-Hawking), un studiu publicat recent, în „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ (MNRAS) în 15 octombrie 2008, arată că găurile negre supermasive nu cresc fără limită. Observaţiile în spectrul radiaţiei X şi calculele arată că acestea trebuie să atingă parametri dincolo de care rata cu care aspiră materie şi radiaţie devine egalată cu cea de emitere a radiaţiei termice, încât ele nu mai cresc. Acestea arată şi faptul că galaxiile şi găurile negre se dezvoltă împreună.

▲ Cea mai mare stea

Astrul cel mai mare din Universul explorat până acum este VY Canis Majoris; o supergigantică roşie din constelaţia Canis Major, situată la 5.000 de ani lumină de Pământ. VY Canis Majoris este de aproximativ 2.100 de ori mai mare decât Soarele. Dacă această stea ar fi amplasată în Sistemul nostru Solar, ea ar fi atât de mare, încât ar înghiţi orbitele tuturor planetelor până la Saturn. Lumina ei are nevoie de mai mult de 8 ore ca să-i parcurgă diametrul.