17. Dla upoglądowienia sprawy...

...oszacujmy na jaką wysokość wznieść się może ciało (z powierzchni horyzontu jądra galaktyki, przy założeniu, że jakaś materia tam, nieco poniżej, znajduje się) jeśli jego początkowa prędkość v = 1000 km/s (jak najbardziej do przyjęcia). Przyjmijmy w tym celu, że w warstwie określonej przez tę wysokość pole jest jednorodne. To ułatwi niepomiernie nasze obliczenia, gdyż zastosować możemy szkolny wzór (przypominam, że to tylko testowanie, w dodatku na bazie newtonowskiej, a nie wyrażanie jakiejś prawdy):

Otrzymujemy więc: 

                            

  Dla jądra galaktyki, wspomnianej wyżej (przy założonej masie 10^40 kg), otrzymujemy: h = 164.691 km. Inna sprawa, że warstwa, w której to odbywa się jest, jak widać, względnie cienka. Łatwo wyliczyć stąd czas trwania erupcji. Wynosi on ok. 666 sekund nawet przy upraszczającym założeniu o jednorodności pola. To właściwie wystarczy. Dodajmy do tego, że średnia gęstość materii w takim obiekcie nie jest zbyt duża (na podstawie wzoru (4) poniżej; wyprowadzę go przy omawianiu grawitacji Wszechświata), bo wynosi ok. 0,733 kg/m³, co oznacza, że jej cechy nie odbiegają od cech materii nam znanej z obserwacji gwiazd. Może więc sobie promieniować. Także prędkość początkowa może być dużo większa. Jeśli na przykład równa jest 10.000km/s, wyrzucona materia mogłaby się wznieść na odległość około 16.469.100 km.

   Przejdźmy do obiektów mniejszych, gwiazdowych. Niektóre z nich mają posiadać cechy czarnych dziur. Co się dzieje w ich środku? Na pytanie to nie ma jednoznacznej odpowiedzi, gdyż jak dotąd nie mieliśmy okazji naocznie i namacalnie sprawdzić. Niech za wskazówkę jednak posłuży proste obliczenie. Obliczymy mianowicie gęstości średnie obiektów, których rozmiary ogranicza promień grawitacyjny, posiadających masy Ziemi i Słońca. Następnie porównamy wyniki (czy jednakowe?) z gęstością neutronu, w przybliżeniu równą gęstości materii jądrowej. Obliczenia wykonamy w oparciu o wspomniany powyżej wzór (4).

                        

W odniesieniu do masy Ziemi i Słońca otrzymujemy odpowiednio:   

 Jak widać gęstość materii w takim obiekcie byłaby stosunkowo duża, większa (w przypadku Ziemi nawet znacznie) niż gęstość materii jądrowej (gęstość neutronu wynosi około 4·10¹⁷kg/m³). Wynikałaby stąd hipoteza, że nawet Słońce nie będzie mogło stać się obiektem ograniczonym przez promień Schwarzschilda, jeśli przyjąć, że materia jądrowa jest (praktycznie) nieściśliwa, na podobieństwo cieczy. A Ziemia może być zupełnie spokojna. Jeśli jednak masa gwiazdy (Słońce jest jedną z nich) jest kilkakrotnie większa, możliwość taka już istnieje (sądząc po powyższych przesłankach). Tego rodzaju rozumowanie prowadzić może do pojęcia „newtonowskiej” czarnej dziury. Już wcześniej to zasygnalizowałem tytułem postu numer 15.

Kontynuując powyższą myśl, obliczyć można masę obiektu zamkniętego horyzontem grawitacyjnym, którego gęstość średnia równa jest gęstości materii jądrowej. Obiekty o mniejszej masie nie mogą samorzutnie, spokojnie, samym tylko grawitacyjnym kolapsem (być może w ogóle), zamknąć się pod horyzontem (tak można by przypuszczać, czy słusznie?). Okazuje się, że masa ta równa jest ok. 7 mas Słońca (sądząc na podstawie wzoru powyższego). Choć mowa tu o gęstości średniej, obecność osobliwości raczej bym wykluczał. Swoją drogą, taka gęstość średnia nie oznacza, że w centrum może być gęstość znacznie większa, pomimo większej koncentracji materii (gęstość, to masa właściwa). To nie zwykły gaz, szczególnie gdy chodzi o obiekty małe (gwiazdy). Przypomnijmy sobie o odpychaniu grawitacyjnym, o istniniu deficytu masy grawitacyjnej. Obiekt taki jest więc dość jednorodny pod względem koncentracji materii. Przypomina to gwiazdy neutronowe.

   Sądząc na podstawie dzisiejszych poglądów, stwierdzić można, że do zgęszczenia materii gwiazdy i w rezultacie tego do powstania obiektu zamkniętego horyzontem grawitacyjnym, dojść może także w wyniku wybuchu supernowej. Podczas takiego wybuchu część zewnętrzna gwiazdy ulega rozproszeniu, a część wewnętrzna, samo jądro, ulega zgnieceniu. Można przypuszczać, że powstały tak obiekt, pod warunkiem, że ma odpowiednio dużą masę, gęstością swą spełnić może warunek na to, by być zamkniętym przez horyzont grawitacyjny, nie mówiąc o jego ewentualnej zapaści zmierzającej ku osobliwości (jak to dzisiaj przyjęte). Czy rzeczywiście? Że może stać się gwiazdą neutronową, wskazują dane obserwacyjne. Czy czarną dziurą? Można powątpiewać, choćby w świetle powyższych (zawartych w tym eseju i w rozważanich poprzedzających go) konkluzji. Przypomnijmy też sobie, że przy gęstościach (choćby nawet nieznacznie) przekraczających gęstość materii jądrowej, zgodnie zapatrywaniami, których wyrazem jest zawartość eseju o grawitacji dualnej, do głosu dochodzi odpychanie grawitacyjne, uniemożliwiające zapaść singularną (z docelową osobliwością). [Już fakt (doświadczalny), że jądro atomowe jest nieściśliwe, świadczyłby o tym wprost niezbicie.] Zauważmy też, że gęstość taką może posiadać materia nie koniecznie pod czarnodziurowym zamknięciem, choćby ta w jądrze wybuchającej supernowej, nie będąc wcale ani czarną, ani dziurą. Niezależnie od tego, sam wybuch powoduje w następstwie drgania radialne zgęszczonego jądra bez względu na to, czy jest (czy też nie jest) czarne. Mało tego. Jeśli drgania radialne, to do przyjęcia jest sytuacja, w której obiekt na przemian wyłania się spod horyzontu i chowa pod nim. Co wtedy? Można zarejestrować charakterystyczne pulsacje promieniowania, jak latarnia morska. Pulsary? Nieee, przecież mechanizm ich pulsacji został dawno wyjaśniony. Proszę bardzo, mamy przewidywanie dosyć łatwe do sprawdzenia, nawet jeśli to nie pulsary. Oczywiście nie dotyczy to wszystkich obiektów. Potwierdzenie tego przewidywania będzie potwierdzeniem, wprost bezpośrednim, dualności grawitacji, określonej i opisanej w tej książce. Jeszcze jeden sposób na sprawdzenie.

Te drgania w przypadku obiektów o stosunkowo małych masach (gwiazd) powinny mieć stosunkowo dużą częstotliwość. Z moich oszacowań wynika, że okres drgań nie przekracza kilkudziesięciu godzin (a mogą trwać nawet sekundy). Drgania te mogą dać znać o sobie jako okresowe zmiany pola grawitacyjnego, mogące mieć wpływ na materię otaczającą dany obiekt. Takie otoczenie stanowić może na przykład dysk akrecyjny, jaki tworzy materia ściągana ku gwieździe przez jej bardzo silne pole grawitacyjne. Okresowa (cykliczna) zmienność promieniowania dysków akrecyjnych została już zaobserwowana. Dziś wiąże się to oczywiście z obecnością czarnej dziury. Ma to być nawet dowodem jej obecności.

   W maju 2007 w portalu ESA (European Space Agency) ukazał się artykuł pt. „Nowa technika ważenia czarnych dziur”, którego autorzy (Shaposhnikow i Titarchuk) przedstawili metodę wyznaczania masy przez wykorzystnie do tego celu znanych już dawniej oscylacji promieniowania rentgenowskiego, tak zwanych „kwazi” (Quasi-Periodic Oscilations – QPO). Chodzi o periodyczne zmiany jasności. Częstotliwość tych oscylacji zależna jest, zgodnie z przyjętym modelem, od masy czarnej dziury, przy czym im mniejsza jest jej masa, tym większa częstotliwość. Samo zjawisko tłumaczy się tym, że spiralnie opadająca (na czarną dziurę) materia, gdzieś w pobliżu horyzontu, tworzy zgęszczenia (jak w korku samochodowym), a masa czarnej dziury ma decydujący wpływ na odległość tych zgęszczeń od samego obiektu. Ma więc także wpływ na dynamikę ruchu materii. Intensywne badania w tej kwestii możliwe były dzięki orbitalnemu obserwatorium XMM Newton (ESA 1999). Oczekiwać można dalszych wyników tych badań. Tak nawiasem mówiąc, to „komunikacyjne” tłumaczenie wydaje mi się dość sztuczne i naciągane (z braku laku dobry kit). Model pulsacji bazujący na odpychaniu grawitacyjnym, wspomniany tuż powyżej, jest chyba bardziej spójny. W dodatku, czy rzeczywiście chodzi o czarne (singularne) dziury? Przecież same „kwazi” obserwowane są także, gdy obiektem ściągającym materię i powodującym powstanie dysku akrecyjnego, jest niewątpliwie gwiazda neutronowa. Jej działanie (grawitacyjne) zresztą jest identyczne z działaniem czarnej dziury (powyżej horyzontu). Czy także neutronowa powoduje korki komunikacyjne? Jak je wyjaśnić? Wadliwie działającą sygnalizacją świetlną, czy też nierozróżnianiem barw? Oczywiście. W silnym polu grawitacyjnym nietrudno o daltonizm. A tak poważnie, sądzę, że obserwowany efekt związany jest jednak z odpychaniem grawitacyjnym (zgodnie z antycypacją bazującą na zapatrywaniach przedstawionych w mych pracach). Może nawet jest obserwacyjnym dowodem istnienia odpychania grawitacyjnego... Nie sądzę, aby (dziś, a może nawet w ogóle) możliwe było w pełni uzasadnione wykluczenie takiej właśnie opcji wyjaśnienia kwestii. A sprawa szacowania masy gwiazd neutronowych (a nie czarnych dziur), na podstawie odkrytego efektu („kwazi”) jest oczywiście aktualna. Sprawdzianem poprawności takiego oszacowania powinien być wynik obliczeń bazujących na obserwacji ruchów w obrębie układów, w których skład wchodzi gwiazda neutronowa. I to się oczywiście robi.

   Niezależnie od tego w samym układzie istnieją czynniki osłabiające pole. Takim czynnikiem może być bliska obecność gwiazdy-towarzysza. Nie można też lekceważyć szybkiej (na ogół) rotacji obiektu, a także zjawisk w związku z tym zachodzących. Szczególne znaczenie ma tu bardzo silne pole magnetyczne, które zakrzywiając tor ruchu cząstek obdarzonych ładunkiem, powoduje generację promieniowania o dużej energii. Dzisiaj jednak obowiązuje (i zobowiązuje) powszechnie niepodważalny (prze-)sąd, że promieniowanie to jest dowodem istnienia czarnej dziury.