Grawitacja i tylko grawitacja

Czarne dziury to jedne z najdziwniejszych, najbardziej zdumiewających obiektów w całym Wszechświecie. Tworzące je ogromne ilości masy zapadają się w osobliwości, otoczone horyzontami zdarzeń, z których nic nie może uciec. Są to najgęstsze obiekty w znanym nam Wszechświecie. Kiedy cokolwiek znajdzie się zbyt blisko, to oddziaływanie czarnej dziury rozerwie to na kawałki, zaś kiedy jakakolwiek materia, antymateria lub promieniowanie przekroczy horyzont zdarzeń, to spadnie do centralnej osobliwości, powiększając czarną dziurę i dodając jej masy.

Wszystkie te właściwości czarnych dziur są prawdą. Ale istnieje pewna obiegowa grupa pojęć dotyczących czarnych dziur, które są absolutną fikcją. Otóż obiekty te nie "zasysają" niczego, gdyż grawitacja tak nie działa.

Są bardzo masywnymi obiektami, które oddziałują grawitacyjnie, tak samo jak każdy obiekt w kosmosie, który ma masę. Im większa masa, tym silniejsze działanie grawitacji. Ta z kolei, co wiemy chociażby z przykładu wpływu Księżyca na Ziemię, wywołuje siły pływowe.

Ani Ziemia, ani Księżyc nie są obiektami punktowymi. Pod wpływem grawitacyjnego oddziaływania Księżyca niektóre części Ziemi, które znajdują się bliżej naszego satelity niż inne, doświadczą większego przyciągania grawitacyjnego niż średnie, zaś części bardziej odległe doświadczą mniejszego przyciągania niż średnie. Ale jest coś więcej niż jedynie to, że części Ziemi są mniej i bardziej oddalone od Księżyca. Jak wszystkie obiekty fizyczne, Ziemia jest trójwymiarowa, co oznacza, że "górna" i "dolna" część Ziemi (z punktu widzenia Księżyca) zostanie pod wpływem przyciągania ściśnięta w kierunku środka Ziemi, w stosunku do części znajdujących się w jej części środkowej.

Ponieważ czarne dziury są zarówno bardzo masywne, jak i bardzo zwarte, czyli gęste, generują one najpotężniejsze znane siły pływowe we Wszechświecie. Dlatego, gdy zbliżasz się do czarnej dziury, zaczynasz się "spagettifikować" lub rozciągać jak makaron. Jednak przekonanie, że zostaniesz wessany do czarnej dziury, pozostaje błędem. Każda pojedyncza cząstka, która składa się na obiekt pod wpływem grawitacji czarnej dziury, nadal podlega tym samym prawom fizyki, w tym zakrzywieniu czasoprzestrzeni generowanej przez ogólną względność.

Chociaż prawdą jest, że tkanka przestrzeni jest zakrzywiona przez obecność masy, a czarne dziury oferują największą koncentrację masy we Wszechświecie, prawdą jest również, że gęstość tej masy nie ma znaczenia dla tego, jak zakrzywiona jest przestrzeń. Gdyby zastąpić Słońce białym karłem, gwiazdą neutronową lub czarną dziurą o tej samej masie, siła grawitacyjna działająca na Ziemię nie byłaby inna. Jest to masa całkowita, która zakrzywia przestrzeń wokół ciebie. Gęstość nie ma z nią praktycznie nic wspólnego.

Czarna dziura działa po prostu jak atraktor, a zbliżające się do niej obiekty będą miały takie same orbity, jakie normalnie by miały - koliste, eliptyczne, paraboliczne czy hiperboliczne. Ze względu na siły pływowe, zbliżające się do czarnej dziury obiekty mogą zostać rozerwane na strzępy (1), a ze względu na materię gromadzącą się wokół czarnej dziury w postaci dysku akrecyjnego, mogą wystąpić dodatkowe efekty, np. działanie pól magnetycznych oraz tarcie i nagrzewanie. Część materii, biorąc pod uwagę te dodatkowe oddziaływania, prawdopodobnie zostanie spowolniona i ostatecznie wchłonięta przez czarną dziurę. Ale nie jest to zasysanie do czarnej dziury, tylko zjawisko niczym nieróżniące się od zderzenia dwóch obiektów kosmicznych.

Największa różnica polega na tym, że czarne dziury są gęstsze niż większość obiektów, zajmują znacznie mniejszą objętość przestrzeni i mogą być znacznie masywniejsze niż jakikolwiek inny pojedynczy obiekt. Saturn, który statecznie obraca się wokół Słońca, gdyby zastąpić Słońce czarną dziurą, która jest około 4 mln razy masywniejsza od Słońca - siły pływowe byłyby wystarczająco silne, aby rozerwać Saturna i otworzyć w układzie ogromny pierścień, który stałby się częścią dysku akrecyjnego. Przy wystarczającym tarciu, ogrzewaniu i przyspieszaniu w obecności pól grawitacyjnych, elektrycznych i magnetycznych, które generuje cała materia, w końcu rozdrobniona materia Saturna wpadłaby do środka.

Mirosław Usidus