Akonáhle vstúpite na horizont udalostí čiernej diery, nikdy ju neopustíte. Neexistuje žiadna rýchlosť, ktorú by ste mohli vyzdvihnúť, ani rýchlosť svetla. Ale vo všeobecnosti je relativita priestor zakrivený v prítomnosti hmoty a energie a zlúčenie čiernych dier je jedným z najextrémnejších scenárov takéhoto zakrivenia. Existuje nejaký spôsob, ako sa dostať do čiernej diery, prekročiť horizont udalostí a potom odísť, keď je horizont udalostí zakrivený masívnym zlúčením?
Keď sa zlúčia dve čierne diery, môže dôjsť k úniku hmoty v horizonte udalostí, keď unikne jedna čierna diera? Môžu si vybrať a migrovať na inú (masívnejšia čierna diera)? A čo tak ísť za obzory?
Táto myšlienka je určite šialená. Je však dosť šialená, aby pracovala? Fyzik Ethan Siegel nám pomôže odpovedať na túto otázku.
Keď prestane existovať dostatočne masívna hviezda alebo keď sa zlúčia dva dostatočne masívne hviezdne zvyšky, môže sa vytvoriť čierna diera s horizontom udalostí úmerným jej hmotnosti a narastajúcim diskom, v ktorom sa vírí hmota obklopujúca čiernu dieru.
Čierna diera sa spravidla tvorí počas kolapsu jadra masívnej hviezdy, buď po výbuchu supernovy alebo po zlúčení neutrónových hviezd, alebo počas priameho kolapsu. Pokiaľ vieme, každá čierna diera je tvorená z hmoty, ktorá bola vždy súčasťou hviezdy, takže čierne diery sú v mnohých ohľadoch konečnými zvyškami hviezd. Niektoré čierne diery sa tvoria izolovane; iní sa stávajú súčasťou duálneho systému. Čierne diery v priebehu času dokážu nielen špirálu a spojenie, ale môžu absorbovať aj iné látky, ktoré spadajú do horizontu udalostí.
V čiernej diere Schwarzschild vedie pád dovnútra k jedinečnosti a tme. Bez ohľadu na to, ktorým smerom sa uberáte, ako zrýchľujete atď. Prekročenie horizontu udalostí znamená nevyhnutnú zrážku so singularitou.
Propagačné video:
Keď čokoľvek prekročí horizont udalostí čiernej diery zvonku, je odsúdené na zánik. V priebehu niekoľkých sekúnd objekt dosiahne jedinečnosť v strede čiernej diery: body za nerotujúcu čiernu dieru a krúžky za rotujúcu. Samotná čierna diera si nepamätá, ktoré častice do nej spadli alebo aký je ich kvantový stav. Namiesto toho zostáva v informáciách iba celková hmotnosť, náboj a moment hybnosti čiernej diery.
V konečnej fáze pred zlúčením dôjde k narušeniu časopriestoru obklopujúceho čiernu dieru, pretože hmota naďalej spadá do oboch čiernych dier z prostredia. Za žiadnych okolností by ste nemali predpokladať, že z horizontu udalosti môže niečo uniknúť.
Dá sa teda predstaviť scenár, v ktorom hmota spadne do čiernej diery počas konečných fáz fúzie, keď sa jedna čierna diera chystá zlúčiť sa s druhou. Pretože čierne diery musia mať vždy narastajúce disky a hmota neustále letí v medzihviezdnom médiu, častice neustále prekračujú horizont udalostí. Všetko je tu jednoduché, preto zvážme časticu, ktorá sa dostala do horizontu udalostí pred poslednými okamihmi zlúčenia.
Mohla by teoreticky uniknúť? Môžete "skákať" z jednej čiernej diery do druhej? Pozrime sa na situáciu z hľadiska časopriestoru.
Počítačová simulácia dvoch zlúčených čiernych dier a zakrivenia časopriestoru, ktoré spôsobujú. Hoci gravitačné vlny sú emitované neustále, hmota sama o sebe nemôže uniknúť.
Keď sa dve čierne diery zlúčia, urobia tak po dlhom období špirály, počas ktorej je energia emitovaná vo forme gravitačných vĺn. Až do samotných konečných okamihov pred fúziou je energia emitovaná a letí preč. To však nemôže spôsobiť, že sa horizont udalostí alebo dokonca čierna diera stiahnu; Namiesto toho energia pochádza z časopriestoru v centre hmoty, ktorý sa stále viac deformuje. S takým úspechom by bolo možné ukradnúť energiu z planéty Ortuť; otočilo by sa bližšie k Slnku, ale jeho vlastnosti (alebo vlastnosti Slnka) sa nijakým spôsobom nezmenili.
Keď však prídu posledné okamihy zlúčenia, horizonty udalostí dvoch čiernych dier sa deformujú gravitačnou prítomnosťou navzájom. Našťastie relativisti už spočítali, ako zlúčenie ovplyvňuje horizonty udalostí a je to pôsobivo poučné.
Napriek skutočnosti, že až 5% z celkovej hmotnosti čiernych dier pred zlúčením môže byť emitovaných vo forme gravitačných vĺn, horizont udalostí sa nikdy nezmení. Dôležité je, že ak vezmete dve čierne diery rovnakej hmotnosti, ich horizonty udalostí zaberajú určité množstvo priestoru. Ak sa spoja a vytvoria čiernu dieru s dvojitou hmotnosťou, objem priestoru obsadeného horizontom bude štvornásobkom pôvodného objemu kombinovaných čiernych dier. Hmotnosť čiernych dier je priamo úmerná ich polomeru, ale objem je úmerný kocke polomeru.
Aj keď sme našli veľa čiernych dier, polomer každého horizontu udalostí je priamo úmerný hmotnosti diery, a vždy je to tak. Zdvojnásobte hmotnosť, zdvojnásobte polomer, ale oblasť sa strojnásobí a objem sa strojnásobí.
Ukazuje sa, že aj keď udržujete časticu v najviac nepohyblivom stave vo vnútri čiernej diery a klesá tak pomaly, ako je to možné smerom k jedinečnosti, neexistuje spôsob, ako sa dostať von. Celkový objem spoločne umiestnených horizontov udalostí sa zvyšuje pri fúziách čiernych dier a bez ohľadu na to, aká trajektória častice prechádza horizontom udalostí, je odsúdená na to, aby ju prehltla spoločná jedinečnosť oboch čiernych dier.
V mnohých scenároch astrofyziky sa objavujú ejekcie, keď hmota unikne z objektu počas kataklyzmy. Ale v prípade zlúčenia čiernych dier zostáva všetko vo vnútri; väčšina toho, čo bolo vonku, je nasávaná a iba málo toho, čo bolo vonku, môže uniknúť. Keď spadnete do čiernej diery, ste odsúdení na zánik. A ďalšia čierna diera nezmení rovnováhu síl.
Ilja Khel