Invaze do Polska zastínila významný objev. Ve stejný den vědci popsali zrození temného vesmírného objektu

Oppenheimer a Snyder v ten den zveřejnili výpočty, které dnes považujeme za jeden ze základů teorie černých děr. Jejich práce s názvem On Continued Gravitational Contraction vyšla v časopise Physical Review.

Hvězda, která už nedokáže zastavit vlastní pád

Vědci se zabývali otázkou, co se stane s velmi hmotnou hvězdou poté, co vyčerpá své zásoby jaderného paliva. Dokud v ní probíhají jaderné reakce, vytvářená energie pomáhá udržovat rovnováhu proti její vlastní gravitaci. Jenže pokud tento zdroj energie zmizí, gravitace začne vítězit.

U dostatečně hmotné hvězdy podle autorů nemusí existovat nic, co by kolaps definitivně zastavilo. Hvězda se začne smršťovat, její hmota se soustřeďuje do stále menšího prostoru a gravitační pole sílí. Výpočty přitom vycházely z Einsteinovy obecné relativity.

Dnes bychom řekli, že se rodí černá díra.

V roce 1939 ještě tento termín neexistoval. Oppenheimer a Snyder používali pojem gravitační kolaps. Jejich práce navíc nebyla popisem nějakého vesmírného monstra, jak si ho představujeme dnes. Šlo především o matematické řešení rovnic obecné relativity, které ukázalo, že kolaps dostatečně hmotné hvězdy může pokračovat bez konce.

Pro padající hvězdu běží čas jinak

Oppenheimer a Snyder navíc nastínili odpověď na otázku, proč zhroucenou hvězdu nemůžeme jen tak spatřit. Proces se totiž člověku ze Země jeví zcela jinak, než jak by ho viděl přímo v místě kolapsu.

Pro pozorovatele, který se pohybuje spolu s hmotou hvězdy, proběhne kolaps v konečném čase. Vzdálenému pozorovateli se však zdá, že se hvězda stále více zpomaluje a přibližuje ke svému gravitačnímu poloměru. Světlo z jejího povrchu navíc postupně slábne. 

Autoři výsledek popsali na poměry vědeckého článku pozoruhodně poeticky:

„Hvězda se tak postupně uzavírá před jakoukoli komunikací se vzdáleným pozorovatelem; zůstává pouze její gravitační pole.“

Citovaná formulace pochází přímo z práce Oppenheimera a Snydera z roku 1939.

Svět měl jiné starosti

Načasování publikace studie bylo bohužel dost nešťastné. Práce vyšla přesně v den, kdy německá armáda zaútočila na Polsko. Zatímco Oppenheimer se Snyderem popisovali matematické zrození vesmírného objektu, z něhož neunikne ani světlo, Evropa vstupovala do války, která během několika let změnila celý svět.

Vědecký článek proto ve své době nezpůsobil žádnou senzaci. Ani samotná myšlenka pokračujícího gravitačního kolapsu tehdy nebyla všeobecně přijímána. Koncept černých děr získal širší podporu mnohem později s rozvojem obecné relativity a astronomických pozorování. American Physical Society uvádí, že trvalo zhruba další dvě desetiletí, než se myšlenka černých děr začala ve fyzice výrazně prosazovat.

Jeden z autorů měl před sebou ještě temnější kapitolu

Robert Oppenheimer se nakonec proslavil zcela jinak.

O několik let později se stal vědeckým ředitelem laboratoře v Los Alamos, kde vedl výzkumnou práci na projektu Manhattan a vývoji první atomové bomby.

Od neškodných teoretických výpočtů se tak posunul k praktické výrobě nejničivější zbraně své doby.

Dnes ho známe jako otce atomové bomby, aniž si uvědomujeme, že byl v jistém smyslu rovněž otcem černé díry. Po jeho vědecké práci tak nezůstalo jen jedno, ale hned dvě mimořádně slavné „děti“. Obě temné jako samo peklo.