4.11 Los czarnych dziur: fazy—próg—stany końcowe

Strona główna ／ Rozdział 4: Czarne dziury

Czarna dziura nie jest statyczną „czarną skorupą”. Ma własną historię życia: gdy dopływ materii jest obfity, układ „pracuje” intensywnie; następnie wchodzi w długi okres, w którym dominują słabnące zasilanie i powolne przesączanie. Ostatecznie przekracza wyraźny próg — zewnętrzna granica krytyczna cofa się jako całość — po czym możliwe są dwa odmienne finały: powrót do jądra (ultrakompaktowy obiekt gwiazdowy bez horyzontu zdarzeń) lub stan gęstej „zupy” (horyzont-free, statystycznie sterowana gromada gęstego morza włóknistej materii).

I. Fazy: od aktywnego zasilania do dominacji przesączania

Faza aktywnego zasilania: okres ciężkiej „pracy”

• Obraz blisko jądra: Zewnętrzna granica krytyczna jest elastyczna, lecz ogólnie stabilna; strefa przejściowa działa jak często pracujący „tłok”; jądro wewnętrzne kipi od gęstych ścin i rekoneksji.
• Drogi ujścia energii: Współistnieją trzy szlaki, na zmianę przejmując dominację. Gdy rotacja i geometria sprzyjają, przebicie osiowe (dżety) jest długowieczne i wysokoenergetyczne. Gdy moment pędu dopływu preferuje płaszczyznę dysku, wzmacnia się transport pasmowy na krawędzi poniżej progu krytycznego (wiatry dyskowe i przetwarzanie wtórne). Przy wysokim szumie tła i częstych zaburzeniach zewnętrznych pojawiają się przejściowe pory, płatowo i gęsto, dając powolny, lecz rozległy wyciek.
• Cechy obserwowalne: Pierścień główny pozostaje stabilny, podpierścienie są widoczne; na pierścieniu często trwa długowieczny, jaśniejszy sektor. Polaryzacja wykazuje gładkie skręty przeplatane pasmami odwróceń. W szeregach czasowych regularnie pojawiają się wspólne stopnie, które po usunięciu dyspersji nadal są zsynchronizowane, oraz ciągi ech.

Faza dominacji przesączania: powolny odpływ

• Obraz blisko jądra: Zewnętrzne zasilanie słabnie. Jądro wciąż „wrze”, lecz budżet naprężenia zjada przesączanie; średni próg zewnętrznej granicy spada powoli; „oddech” pierścienia się kurczy; strefa przejściowa działa bardziej jak tłumik niż silnik.
• Drogi ujścia energii: Przebicie osiowe trudno utrzymać samoistnie; transport krawędziowy staje się kręgosłupem emisji. Pory przejściowe trwają, lecz niosą głównie bazową, długotrwałą, niskoamplitudową emisję.
• Cechy obserwowalne: Pierścień staje się ciemniejszy i cieńszy; podpierścienie trudniej wzbudzić; polaryzacja nadal skręca gładko, ale pasm odwróceń ubywa; amplituda wspólnych stopni maleje; obwiednia ech wydłuża się i płytczeje.

Zmiana fazy to nie przełącznik on/off, lecz statystyczne przesunięcie środka ciężkości: ścieżka „łatwiejsza” bierze na siebie większą część pracy.

II. Próg: wyjście ze stanu krytycznego (zewnętrzna granica cofa się jako całość)

Kryteria definicyjne

• Brak progu wokół całego pierścienia: Na większości azymutów pierścienia zewnętrzna „minimalna wymagana wartość” nie przewyższa już lokalnego „dopuszczalnego maksimum”, a stan ten trwa dłużej niż czas regeneracji warstwy korowej i czas pamięci strefy przejściowej.
• Brak globalnego bramkowania: Gdy powracają silne epizody, wspólne stopnie „niemal współokienne” po od-dyspersji przestają się pojawiać; szerokość pierścienia nie wykazuje już par niewielkich rozszerzeń i powrotów na zdarzenie.
• Zanik akumulacji geometrycznej: Obraz blisko jądra nie pokazuje już stabilnego pierścienia głównego z powtarzalną rodziną podpierścieni; „wzmacniacz geometryczny” z wielokrotnych nawrotów ścieżek przestaje działać.

Dlaczego próg zostaje przekroczony

• Wyczerpanie budżetu: Długotrwałe przesączanie i słabnące zasilanie obniżają budżet naprężenia poniżej poziomu utrzymującego zewnętrzną granicę krytyczną.
• Tępienie geometrii: Skraca się długość wyrównania ścin w strefie przejściowej; paski nie łączą się już w trwałe korytarze niskooporowe; zbiorowa odpowiedź warstwy korowej na silne zdarzenia zanika.
• Zanik osiowego uprzywilejowania: Rotacja słabnie lub zmienia orientację; osiowa „naturalna droga na skróty” przestaje dominować, więc długowieczne przebicie trudno podtrzymać.

Przejściowe sygnały podczas przekraczania

• Obraz i polaryzacja: Pierścień główny szybko blednie i staje się widmem, podpierścienie znikają; wzory polaryzacji przechodzą z „uporządkowanych” w „nisko uporządkowane”. Wspólne stopnie milkną; zostają powolne, pasmowe dryfy.
• Brak odbicia bez nowego zasilania: Jeśli nie pojawi się świeży, silny dopływ, te cechy nie wrócą.

III. Stan końcowy pierwszy: powrót do jądra (ultrakompaktowy obiekt gwiazdowy bez horyzontu)

Warunki

• Wewnętrzna granica kurczy się do środka: Po odwrocie granicy zewnętrznej wewnętrzna strefa krytyczna przesuwa się dalej do wnętrza; naprężenie jądra spada na tyle, by stabilne nawinięcia znów mogły długo podtrzymywać się samoczynnie.
• Nukleacja na plusie: Włókna łatwiej domykają się w stabilne pętle; zdarzeń destrukcyjnych wyraźnie ubywa; udział niestabilnych nośników spada tak, że silny szum tła nie utrzymuje się.
• Odbudowa geometryczna: Blisko jądra powstaje hierarchia „twarde jądro—miękka skorupa”: centralnie formuje się nośna, stabilna, ultragęsta struktura z cienką płaszczącą warstwą włóknistą.

Cechy obserwowalne

• Płaszczyzna obrazu: Brak stabilnego pierścienia głównego i podpierścieni; zamiast tego zwarty, jasny rdzeń lub mały jasny pierścień (bliżej środka i nie z akumulacji nawrotów). Na krawędzi brak trwałego jaśniejszego sektora.
• Polaryzacja: Średni stopień polaryzacji; kąt pozycyjny dłużej stabilny; pasma odwróceń rzadkie; orientacja globalna odzwierciedla mocną geometrię pola przy jądrze.
• Czas: Brak już wspólnych stopni z globalnego bramkowania; dominuje krótka zmienność błyskowa z powierzchni/podpowierzchni; echa przypominają „odbicie powierzchniowe”, nie „odbicie korowe”.
• Widmo: Cieńszy składnik przetwarzania wtórnego; sprzężenie twarde–miękkie bardziej bezpośrednie; gdy grudki materii wpadają, pojawia się poświata typu odbiciowego, nie schodki progowe.
• Otoczenie: Dżety w większości gasną; czasem trwa słaby, stabilny, namagnesowany wypływ o małej mocy i słabej kolimacji.

Znaczenie fizyczne
„Powrót do jądra” nie oznacza powrotu do zwykłej gwiazdy, lecz przejście do ultrakompaktowego obiektu gwiazdowego bez horyzontu, w którym „twardy szkielet” ze stabilnych nawinięć prowadzi i przenosi obciążenia. Wymiana energii zachodzi głównie na powierzchni i podpowierzchni, bez potrzeby bramkowania przez warstwę korową.

IV. Stan końcowy drugi: stan gęstej „zupy” (obiekt bez horyzontu zdominowany przez trakcję statystyczną)

Warunki

• Granica zewnętrzna znika, wewnętrzna nie cofa się dość daleko: Naprężenie nie wystarcza do utrzymania horyzontu, ale wciąż tłumi długotrwałe samopodtrzymanie wielkoskalowych stabilnych nawinięć.
• Niestabilność jest normą: Krótkotrwałe pętle nawinięć nieustannie powstają i się rozpadają; ich fragmentacja zaszczepia szum tła, podtrzymując gęstą „zupę”.
• Dominuje trakcja statystyczna: Brak twardej, materialnej powierzchni; nakładanie się licznych krótkotrwałych sił przyciągania tworzy gładką, lecz głęboką stronniczość naprężeniową, która silnie steruje dynamiką.

Cechy obserwowalne

• Płaszczyzna obrazu: Brak stabilnego pierścienia głównego; strefa jądrowa to jama o niskiej jasności powierzchniowej, często bez wyraźnie jasnego rdzenia; jasność skupia się w zewnętrznej skorupie przetwarzania wtórnego, z rozproszonym światłem i mglistymi wypływami.
• Polaryzacja: Niska do średniej; kąt pozycyjny pofragmentowany i przerywany; pasma odwróceń krótkie i chaotyczne — mniej uporządkowane niż przy powrocie do jądra.
• Czas: Brak wspólnych stopni; na tle powolnego wznoszenia i długiej poświaty nakładają się częste, drobne błyski napędzane szumem.
• Widmo: Dominuje grube widmo i silne przetwarzanie wtórne; linie są słabe, linie diagnostyczne plazmy rzadkie; od podczerwieni po submilimetr widoczna szeroka, niskokontrastowa cokołowa baza.
• Otoczenie/kinematyka: Wiatry o szerokim kącie, struktury pęcherzykowe i gorące skorupy gazowe są wyraźne; stosunek masy do światła (jasności) wysoki; zarówno słabe/mocne soczewkowanie grawitacyjne, jak i orbity pobliskich obiektów wskazują na głęboki potencjał przy małej emisji światła.

Znaczenie fizyczne
To stan horyzont-free, gęstego włóknistego klastra: stabilne nawinięcia rzadko trwają długo; nośników ładunku jest mało i są niestabilni; spójna emisja trudno się organizuje. Wymiana energii jest rozległa i mocno wtórnie przetwarzana. Efekt to „ciemne, lecz ciężkie”: w pobliżu jądra widać pustkę, na zewnątrz jednak objawia się silna grawitacja — naturalny wygląd układu zdominowanego przez trakcję statystyczną i pozbawionego twardego rdzenia.

V. Perspektywa kosmiczna: typowa hierarchia w chłodnym, cichym tle

1. Zasilanie ostatecznie się wyczerpuje: W miarę jak wszechświat chłodnieje i rzednie w długich skalach czasu, świeży materiał i silne zewnętrzne zaburzenia stają się rzadsze; przesączanie przejmuje ster.
2. Małe „odchodzą wcześniej”, duże „później”: Obiekty małe mają krótsze ścieżki, lżejszą warstwę korową i cieńszą strefę przejściową, dlatego wychodzą ze stanu krytycznego wcześniej; duże mają dłuższe ścieżki, cięższą warstwę korową i grubszą strefę przejściową, więc trwają dłużej.
3. Preferencje rozgałęzienia:
   • Skłonność do powrotu do jądra: Osobniki z głębokim spadkiem naprężenia, stabilną orientacją i strukturą oraz szybko gasnącym szumem od niestabilnych nośników łatwiej wracają do jądra.
   • Skłonność do „zupy”: Osobniki z ograniczonym spadkiem naprężenia, aktywną produkcją niestabilności i trwałym ścinaniem na krawędziach częściej zatrzymują się w stanie gęstej „zupy”.
4. Ewolucja populacji: Populacje silnie dżetowe na początku pierwsze gaszą dżety, przechodząc do transportu krawędziowego i powolnego przesączania. Dalej rozdwajają się na mniejszość wracającą do jądra i większość w stanie „zupy”. Obie nie utrzymują już bramkowania na poziomie horyzontu.

To nie harmonogram dla jednego źródła, lecz hierarchia probabilistyczna. W chłodnym i cichym wszechświecie wyjście ze stanu krytycznego jest niemal nieuniknione; dalsza droga zależy od pozostałego budżetu naprężenia, stopnia skurczu granicy wewnętrznej oraz od tego, czy szum od niestabilnych nośników da się wystarczająco stłumić.