Nauka robi ogromne postępy w zrozumieniu czarnych dziur

Czarne dziury wciąż skrywają wiele tajemnic, ale nauka robi ogromne postępy w ich zrozumieniu - powiedział PAP Adam Kaczmarek, doktorant Uniwersytetu Jana Długosza w Częstochowie, badający te obiekty.

Czarne dziury powstają w wyniku zapadania się gwiazd pod wpływem własnej grawitacji, a ich grawitacja jest tak potężna, że nawet światło nie może uciec z ich wnętrza. Kluczowym elementem czarnej dziury jest tzw. horyzont zdarzeń - granica, po przekroczeniu której materia jest skazana na wieczne uwięzienie w jej wnętrzu.

"Czarna dziura w tym sensie działa jak odkurzacz dla materii znajdującej się w kosmosie. Co o nich wiemy? W zasadzie wiemy, że istnieją, oraz jak powstają. Tak naprawdę to, co jest w środku czarnej dziury - a więc: za horyzontem zdarzeń, to kwestia dalej otwarta. Na wiele pytań odnośnie czarnych dziur nie mamy póki co konkretnej odpowiedzi" - zauważył Kaczmarek w rozmowie z PAP.

Jak wyjaśnił naukowiec, czarne dziury występują w różnych skalach. Największe z nich, tzw. supermasywne czarne dziury, znajdują się w centrach galaktyk, takich jak Sagitarius A* w Drodze Mlecznej. "Oprócz takich są jeszcze w kosmosie czarne dziury powstałe w wyniku umierania gwiazd. Te będą mniejsze, ale także powszechne" - podkreślił Kaczmarek.

Choć czarne dziury często wyobrażane są jako samotne obiekty, mogą występować w układach podwójnych lub zderzać się, tworząc większe struktury.

"Największe czarne dziury - te, które znajdują się w centrach galaktyk, są pojedynczymi obiektami. Oczywiście istnieją także układy podwójne czarnych dziur. Poza horyzontem zdarzeń, a więc na zewnątrz od czarnej dziury, grawitacja działa tak, jak dla każdego innego obiektu, więc czarne dziury mogą pojawiać się w konfiguracjach podobnych, jak gwiazdy czy planety i ich księżyce. Mogą oczywiście się też zderzyć, tworząc większą czarną dziurę" - dodał badacz.

Mimo wielu niewiadomych, ostatnie lata przyniosły przełomowe odkrycia. "Badania nad czarnymi dziurami bardzo szybko się rozwijają i cały czas pojawia się coś nowego. Dotyczy to zarówno teorii, jak też eksperymentu. W ostatnich latach mieliśmy przełomowe osiągnięcia, takie jak pierwsze +zdjęcie+ czarnej dziury, czy wykrycie fal grawitacyjnych" - zaznaczył.

Jednym z gorących tematów w astrofizyce pozostaje pytanie o naturę ciemnej materii. Niedawne badania naukowców Politechniki Warszawskiej wykluczyły hipotezę, że jest ona złożona z miniaturowych czarnych dziur. "Odkrycie to na pewno zmienia podejście do tematu badania ciemnej materii, odrzucając jedną z hipotez. Wykluczanie hipotez to normalna część nauki, która prowadzi nas bliżej prawdy" - podkreśla Adam Kaczmarek.

Naukowcy wciąż próbują zrozumieć, czym jest ciemna materia. Są pewni, że ciemna materia nie emituje i nie pochłania promieniowania elektromagnetycznego, oraz że stanowi około 27 proc. całej materii we Wszechświecie.

Polscy badacze odgrywają istotną rolę w badaniach nad czarnymi dziurami i kosmosem. Adam Kaczmarek zauważa, że w każdym większym ośrodku naukowym w Polsce znajdziemy specjalistów zajmujących się relatywistyką i kosmologią. "Nasze badania w tych dziedzinach nie odstają od światowego poziomu. (...) Polscy naukowcy aktywnie uczestniczą w międzynarodowych projektach, takich jak detektory fal grawitacyjnych LIGO/Virgo, wykrywające zderzenia czarnych dziur. Prężnie rozwija się także teoretyczna strona tych badań" - wyjaśnił astronom.

Adam Kaczmarek w pracy naukowej skupia się na badaniach teoretycznych, analizując wpływ czarnych dziur na układy kwantowe. W grudniu otrzymał Śląską Nagrodę Naukową w kategorii "doktoranci" za badania na relatywistycznej informacji kwantowej w pobliżu czarnych dziur.

"Mój dzień pracy badawczej zaczyna się od kawy w gabinecie. Większość czasu spędzam na analizie danych, czytaniu literatury naukowej i notowaniu pomysłów. Praca naukowca to także godziny wpatrywania się w tablicę i analizowania złożonych problemów. Uniwersytet Jana Długosza w Częstochowie wspiera mnie w prowadzeniu badań na wysokim poziomie, w nawiązywaniu współpracy z innymi ośrodkami naukowymi, w tym zagranicznymi" - podsumował naukowiec.

Julia Szymańska