[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Co więcej, im mniejsza masa czarnej dziury, tym wyższa jest jej temperatura.Wobec tego, w miarę jak czarna dziura traci masę, rośnie jej temperatura i wzrasta natężenie promieniowania, a zatem i tempo utraty masy.Nie jest jasne, co dzieje się, gdy w końcu masa czarnej dziury staje się bardzo mała; należy jednak przypuszczać, że czarna dziura znika w ogromnym wybuchu promieniowania, o mocy równo­ważnej wybuchowi milionów bomb wodorowych.Czarna dziura o masie równej kilku masom Słońca miałaby tempe­raturę zaledwie jednej dziesięciomilionowej stopnia powyżej zera bez­względnego.To o wiele mniej niż temperatura promieniowania mikro-falowego wypełniającego wszechświat (2,7 K), a zatem taka czarna dziura absorbowałaby o wiele więcej promieniowania, niż by emitowa­ła.Jeżeli wszechświat ma się wiecznie rozszerzać, to temperatura pro­mieniowania spadnie w końcu poniżej temperatury takiej czarnej dziury i zacznie ona tracić masę.Nawet wtedy jednak jej temperatura będzie tak niska, że trzeba by czekać tysiąc miliardów miliardów miliardów miliardów miliardów miliardów miliardów (l i sześćdziesiąt sześć zer) lat na jej całkowite wyparowanie.To o wiele więcej niż wynosi wiek wszechświata (od 10 do 20 miliardów lat — Iz dziesięcioma zerami).Z drugiej strony, jak wspomniałem w poprzednim rozdziale, mogą ist­nieć pierwotne czarne dziury o znacznie mniejszej masie, powstałe wskutek grawitacyjnego zapadnięcia się nieregularności w bardzo wczesnym okresie rozwoju wszechświata.Takie czarne dziury miałyby zdecydowanie wyższą temperaturę i emitowałyby promieniowanie o znacznie większym natężeniu.Czas życia pierwotnej czarnej dziury o masie około jednego miliarda ton byłby w przybliżeniu równy czasowi trwania wszechświata.Pierwotne czarne dziury o masach jeszcze mniej­szych zdążyłyby zatem już wyparować, lecz te o masach nieco wię­kszych powinny dziś wysyłać promienie Roentgena i gamma.Promienie Roentgena i gamma to promieniowanie podobne do światła widzialnego, ale o znacznie krótszej długości fali.Takie czarne dziury raczej nie zasługują na nazwę czarne: w rzeczywistości są rozpalone do białości i emitują energię z mocą około 10 tysięcy megawatów.Jedna taka czarna dziura mogłaby napędzić dziesięć dużych ele­ktrowni, gdybyśmy tylko potrafili wykorzystać jej moc.To jednak wy­daje się bardzo trudne: czarna dziura o masie równej masie sporej góry miałaby średnicę jednej milionowej milionowej centymetra, czyli by­łaby mniej więcej wielkości jądra atomu! Gdyby taka czarna dziura znalazła się na powierzchni Ziemi, natychmiast spadłaby do środka Zie­mi — żadnym sposobem nie dałoby się temu zapobiec.Początkowo poruszałaby się tam i z powrotem w poprzek globu, aż w końcu za­trzymałaby się w samym środku.Jedynym zatem miejscem, gdzie moż­na by ją umieścić, jeśli by się chciało wykorzystać emitowaną energię, byłaby orbita okołoziemska, a jedynym sposobem umieszczenia czarnej dziury na takiej orbicie byłoby ściągnięcie jej w ślad za holowaną dużą masą, podobnie jak prowadzi się osła, trzymając marchewkę przed jego pyskiem.Ten schemat nie wydaje się zbyt praktyczny, przynajmniej nie w najbliższej przyszłości.Nie potrafimy wykorzystać energii promieniowanej przez pierwotneczarne dziury, czy mamy jednak przynajmniej szansę na ich dostrzeżenie? Możemy szukać promieniowania gamma wysyłanego przez czarne dziury \ przez znaczną część ich życia.Choć promieniowanie większości z nich byłoby bardzo słabe z powodu dużej odległości, to łączne promieniowa­nie wszystkich może być obserwowalne.Tło promieniowania gamma obserwujemy rzeczywiście.Rysunek 23 ilustruje, jak obserwowane na­tężenie zależy od częstości (liczby fal na sekundę).To tło mogło jednak powstać, i zapewne powstało, w inny sposób, nie wskutek promienio­wania pierwotnych czarnych dziur.Przerywana linia na rysunku 23 po­kazuje, jak powinno zmieniać się natężenie promieniowania gamma za­leżnie od częstości, gdyby pochodziło ono od pierwotnych czarnych dziur, których średnia liczba sięgałaby 300 na jeden sześcienny rok świetlny.A zatem obserwacje promieniowania tła nie dostarczają żad­nych dowodów istnienia pierwotnych czarnych dziur, a tylko ograniczają ich możliwą liczbę do co najwyżej 300 na sześcienny rok świetlny.To ograniczenie oznacza, że pierwotne czarne dziury stanowią nie więcej niż jedną milionową całkowitej ilości materii we wszechświecie.Skoro pierwotne czarne dziury są tak rzadkie, to wydaje się mało prawdopodobne, że któraś z nich znajdzie się dostatecznie blisko nas, byśmy mogli ją obserwować jako pojedyncze źródło promieniowania gamma.Ponieważ jednak przyciąganie grawitacyjne przyciąga czarne dziury do wszelkich skupisk materii, powinny one pojawiać się znacznie częściej w galaktykach i ich otoczeniu.Choć zatem pomiary tła pro­mieniowania gamma mówią nam, że nie może być więcej czarnych dziur niż przeciętnie 300 na sześcienny rok świetlny, nie mówi nam to nic o liczbie czarnych dziur w naszej galaktyce.Gdyby było ich milion razy więcej niż wynosi obliczona średnia, to najbliższa czarna dziura znajdowałaby się prawdopodobnie w odległości miliarda kilometrów, czyli tak daleko jak Pluton, najdalsza planeta Układu Słonecznego.By­łoby w dalszym ciągu bardzo trudno wykryć stałe promieniowanie czar­nej dziury z tak dużej odległości, nawet jeśli jej moc jest równa 10 ty-; siącom megawatów.Aby wykryć pierwotną czarną dziurę, należałoby zarejestrować paręnaście kwantów promieni gamma nadlatujących z te-i go samego kierunku w rozsądnym przedziale czasu, na przykład w ciągu f tygodnia.Gdy pomiary trwają dłużej, nie można zarejestrowanych J kwantów odróżnić od tła.Promienie gamma mają bardzo dużą częstość, * a zatem zgodnie z zasadą Plancka każdy kwant promieni gamma ma bardzo dużą energię; nie trzeba zbyt wielu kwantów, by wyemitować ; nawet 10 tysięcy megawatów.By zaobserwować te nieliczne, które do-tarłyby do nas z odległości równej promieniowi orbity Plutona, konie­czny byłby detektor większy niż wszystkie dotąd zbudowane.Co więcej, taki detektor musiałby zostać wysłany w przestrzeń kosmiczną, gdyż atmosfera ziemska pochłania promieniowanie gamma.Oczywiście, gdyby czarna dziura znajdująca się tak blisko jak Pluton dobiegła kresu swego życia i wybuchła, łatwo byłoby zarejestrować końcowy impuls promieniowania.Skoro jednak czarna dziura wysyłała promienie przez ostatnie 10-20 miliardów lat, to szansa, że zakończy swe życie w ciągu paru najbliższych lat, zamiast uczynić to parę mi­lionów lat wcześniej lub później, jest raczej minimalna.Aby więc mieć szansę zobaczenia czegokolwiek przed wydaniem wszystkich pieniędzy przeznaczonych na badania, należy znaleźć sposób detekcji takich wy­buchów z odległości co najmniej jednego roku świetlnego.I w tym wypadku potrzebny jest duży detektor promieniowania gamma, aby za­rejestrować paręnaście kwantów z jednej eksplozji.Nie byłoby nato-miast konieczne sprawdzenie, czy wszystkie kwanty nadleciały z tego samego kierunku.By uzyskać pewność, że wszystkie pochodzą z tego samego wybuchu, wystarczyłoby przekonać się, iż wszystkie przybyły mniej więcej równocześnie [ Pobierz całość w formacie PDF ]