Je to už niekoľko týždňov, čo sa na nočnej oblohe začali diať čudné veci. Rovnako ako mnohí ďalší, aktívne sledujete novinky. Prezident hovorí, podporujú ho astrofyzici, geológovia a klimatológovia. Je nervózny, ale keď vzdá hold tradícii, rozdelí správy na „zlé“a „dobré“. Dobrá správa: nie sme mŕtvi, planéta nie je zničená, nie je zametená do vesmíru alebo sa točí v gravitačnom kolese. Zlé sú „veľmi zaujímavé zmeny podnebia“. Pokus o prežitie vedľa čiernej diery je ako útek z Titanicu - pred studenou smrťou v oceáne.
Skôr ako siahnete po svojom poplašnom prípade alebo sa začnete blázniť: nebojte sa, toto je iba myšlienkový experiment. Čierne diery sú jedným z najdesivejších javov vo vesmíre. Ich obrovská váha ohýba priestor a čas - a naše chápanie ich podstaty - na hranicu, do jedného bodu. V jadrách galaxií číhajú supermasívne čierne diery, ktoré pohlcujú milióny, miliardy hviezd.
Čo sa stane, ak sa v blízkosti našej slnečnej sústavy narodí alebo objaví čierna diera?
Rovnako ako pri väčšine hypotetických otázok, diabol je v maličkostiach. Ako blízko? Odkiaľ? Aká je omša?
Hneď je potrebné poznamenať, že naše slnko sa nikdy nestane čiernou dierou. To si vyžaduje hmotnosť, ktorá je rádovo väčšia ako slnko - 10 - 15 krát. Potom dôjde k gravitačnému kolapsu, pod vplyvom gravitácie sa hmota doslova zrúti do jedného bodu. Podobný jav je jadrom vodíkových bômb a teórie studenej termonukleárnej fúzie, pokiaľ gravitácia nehrá inú úlohu. Navyše, ďalšie hviezdy v susedných galaxiách nie sú vhodné pre úlohu potenciálnych čiernych dier. Väčšina z nich sú červení trpaslíci a majú hmotnosť 8 - 60% nášho Slnka.
Zostávajú dve možnosti: buď sa v našej blízkosti spontánne objaví čierna diera, alebo pochádza z ničoho nič. Prvý je ale napriek protestom proti výskumu na Veľkom hadrónovom urýchľovači nemožný (neskôr si vysvetlíme prečo).
Pokiaľ ide o druhú, astronómovia a astrofyzici potvrdili existenciu asi 2 000 blúdiacich čiernych dier, ale šanca, že sa jedna z nich k nám dostane, sa blíži k nule. A ako zdôraznil spisovateľ Douglas Adams:
"Vesmír je skvelý." Jednoducho si nemôžete uvedomiť, aký je neuveriteľný a ohromujúci. Myslím, že sa to môže zdať ako dlhá cesta do lekárne, ale podľa priestorových štandardov sú to semená. “
Propagačné video:
To znamená, že pravdepodobnosť takejto udalosti je príliš zaujímavá na to, aby sme ju nepokladali za bližšiu.
Vplyv čiernych dier na priestor a čas
Ak sa pozriete na čiernu dieru z diaľky, bude vyzerať ako každý iný masívny objekt. Pokiaľ je to priamo pred vami, riadi sa zákonmi klasickej mechaniky a Newtonovým zákonom univerzálnej gravitácie, ktorý hovorí, že príťažlivosť medzi dvoma objektmi je úmerná ich hmotnosti a s rastúcou vzdialenosťou klesá. Inými slovami, nie je žiadny gravitačný rozdiel medzi R136a1, „modrým“trpaslíkom vážiacim 265 slnka a čiernou dierou rovnakej hmotnosti.
Priblížte sa k čiernej diere, aby ste sa dostali do jej gravitačného poľa, a stretnete sa s dvoma rôznymi súbormi pravidiel. S Einsteinovou všeobecnou teóriou relativity, ktorá umožňuje čiernym dieram deformovať priestor a čas, a extrémnou gravitáciou, ktorá vedie toto krívanie do extrému.
Ak chcete študovať čiernu dieru bez toho, aby ste sa dostali z vesmírnej lode, zistíte, že čím bližšie k stredu obrovskej hmoty, tým viac sa vaše motory namáhajú, aby vás udržali na kruhovej obežnej dráhe. Spočiatku ju malé impulzy z rakety stabilizujú; ale čím ďalej, tým viac energie budete musieť minúť, aby ste nevyšli z obežnej dráhy. Výsledkom je, že od nepretržitého ničoho vás oddelí iba nepretržitá prevádzka raketových motorov.
Len čo vám dôjde palivo (alebo sa zbláznite a vypnete motory), prejdete horizont udalostí čiernej diery, hranicu, z ktorej sa už nemôže vrátiť ani svetlo. Potom budete musieť zodpovedať za všetky svoje hriechy. Nič nezastaví neúprosný pohyb k singularite - jadru nekonečne stlačeného priestoru a času, kde sa fyzika, ako ju poznáme, stočí do gule a kňučí.
Postupom sa čas spomalí. Veľmi. Z vášho pohľadu sa nič nezmení, ale vaši priatelia sledujúci váš trik budú vidieť ako rozmazaný blesk. Ale iba k horizontu udalostí - svetlo nepresahuje jeho hranicu, čo znamená, že vás nikto nemôže vidieť. Perfektný zločin, nie?
Gravitačné časové deformácie sú dosť bežné, ale príliš slabé na to, aby si ich človek všimol. Napríklad na Zemi, keď ste prežili miliardu rokov na hladine mora, budete o jednu sekundu mladší ako váš rovesník, ktorý žil na vrchole Everestu. Hovoria, že čas sa bojí pyramíd, ale musíte príliš veľa času opierať svoju tvár o to, aby ste cítili spomalenie času v Paríži.
Čas sa točí dokola v čiernej diere. Keď hovoríme, že pádu do singularity sa nedá vyhnúť, znamená to nielen neúprosné pôsobenie gravitácie alebo narušenie priestoru. Čas v čiernej diere sa zmenšuje natoľko, že sa cesta k singularite stane doslova vašou budúcnosťou. Únik z jedinečnosti bude ako pokus o zastavenie času.
Chcete vedieť, čo sa stane v našej slnečnej sústave, ak sa podarí dostať do takého víru síl? Pokračuj v čítaní.
Súdny deň
Predpokladajme, že čierna diera je uväznená v binárnom systéme objímajúcom hviezdu, ktorá sa chystá dostať k supernove. Zrazu sa to stane, gravitačný gigant vystrelí našim smerom rýchlosťou desiatok a stoviek kilometrov za sekundu. Ako o tom vieme?
Odpoveď je jednoduchá: nebudeme vedieť, kým sa to s niečím nezrazí, pretože obrovská gravitácia čiernych dier neuvoľňuje ani svetlo. Namiesto toho, aby sme sa pokúsili nájsť čierne korenie na čiernom koberci, pozrime sa teda na niekoľko spôsobov, ktoré nám pomôžu priamo identifikovať čiernu dieru.
Najskôr hmota roztrhnutá čiernou dierou bude emitovať žiarenie pri rotácii akrečného disku. Priestor okolo bude žiariť ako náhrdelník novoročných lampiónov, ktoré nosí mačka (zvláštna fantázia, ale tak).
Po druhé, skreslenie priestoru okolo čiernych dier možno zistiť pozemskými metódami. Toto je gravitačná šošovka predpovedaná Einsteinovou všeobecnou teóriou relativity. Tento efekt sa prejavuje v blízkosti masívnych objektov a zaznamenávajú ho astronómovia.
Ale aj za ideálnych podmienok bude nájdenie čiernej diery týmto spôsobom ťažšie ako hľadanie bĺch na škvrnitom psíkovi v noci pomocou ďalekohľadu. S očnou náplasťou. Pre úspešné gravitačné šošovky musí medzi nami a hviezdou prechádzať čierna diera. A potom ešte musíme mať šťastie.
Okrem toho môže čierna diera pocítiť, ak gravitačne interaguje s nebeskými objektmi, ako sú planéty, hviezdy, asteroidy a kométy, čo nás opäť privádza ku kľúčovej otázke: ako blízko sa bude nachádzať naša hypotetická čierna diera vnorená do susedstva?
Samozrejme, čím bližšie, tým nebezpečnejšie. Keď sa obežné dráhy planét a mesiacov priblížia, budú tancovať salsu ako vrabec zachytený v pavučine, ťahať krivé obežné dráhy a rušiť poriadok, ktorý sa snažia dať dokopy už od čias Mikuláša Koperníka.
Tu na Zemi by sa zmenil príliv a odliv a farba oblohy. Ak gravitácia, ako to nariadil Žirinovskij, posunie obežnú dráhu planéty ďalej od Slnka, priblíži ju, urobí ju eliptickejšou, v lepšom prípade budeme s ročnými obdobiami trpieť teplotnými zmenami a zvláštnosťami. V najhoršom prípade (okrem toho, že sa stane súčasťou čiernej diery), môže Zem spadnúť na Slnko alebo sa vydať na dlhú cestu do hlbín vesmíru, ktorá nás všetkých odsúdi na chladnú smrť.
Slávny astrofyzik Neil de Grasse Tyson raz stručne vyjadril problémy, ktoré by nastali, ak by neďaleko začal „čierny hosť“:
„Ak navštívime čiernu dieru, slnečná sústava bude mať zlý deň.“
No, neposúvajme sa z nohy na nohu pred horizontom udalostí a konečne sa ponorme.
Kontakt: dobré a zlé správy
V ruštine existuje šesťpísmenové slovo, ktoré by najlepšie vystihovalo to, čo nás čaká. Povedzme to len skaza. Vedci sa naučili deliť nulou a my sme skončili v čiernej diere. Nezachránil by nás ani Bruce Willis so statočnou posádkou ropných pracovníkov špeciálne vyškolených v Čeľabinsku.
Keby sa v blízkosti Neptúna objavila čierna diera, okamžite by sme to pocítili. Vedci poznajú obežnú dráhu Neptúna tak dobre, že dokážu zistiť aj odchýlku 1 oblúková sekunda (jednotka uhlovej miery). Obyčajná čierna diera s hmotnosťou desiatich slnka, letiaca rýchlosťou 300 km / s, by si dala ďalšiu desatinu svetelného roka.
A tu je posledná dobrá správa: čierna diera tejto veľkosti nám dá minimálne 100 rokov na dokončenie našich pozemských záležitostí. Možno nebezpečenstvo tohto rozsahu ukončí všetky pozemské vojny alebo začne jednu globálnu. Možno bude mať ľudstvo čas zničiť sa samo, len čo sa dozvie, že o sto rokov - všetko, kaput. To zatiaľ nevadí. Ak sa diera bude pohybovať pomalšie, osudná čakacia doba sa zvýši desaťkrát. A potom by mal byť dostatok času na zostrojenie archy alebo zhromaždenie planetárneho kufra s vecami.
Keď sa blíži k Neptúnu, čierna smrť vytiahne plynného obra z obežnej dráhy. Planéta sa začína správať zvláštne: keď sa vzďaľuje od nás, nastáva červený posun - vlnová dĺžka jej žiarenia vrátane svetla prechádza do červeného spektra. Len čo je Neptún za čiernou dierou, gravitačná šošovka sa natiahne cez čiernu guľu a obíde ju. Keď sa planéta objaví znova, už pred nami, jej farby prechádzajú modrým posunom - vlnová dĺžka ide na tento koniec spektra.
Červený a modrý posun je spravidla dôsledkom odstránenia alebo prístupu hviezdneho objektu vo vzťahu k nám. Vyzerá to ako Dopplerov jav počas jazdy sanitkou v našej blízkosti.
Zároveň s tým, ako čierna diera „žerie“planétu, sa plyn bude pri vytváraní cukrovej vaty krútiť do gravitačnej špirály, ako cukor. Z nášho pohľadu pôjde špirála navždy do horizontu udalostí. Ale svetlo emitované smrťou Neptúna sa bude odrážať od čiernej diery v negatíve, ako slnečná koróna počas zatmenia.
Čím bližšie je čierna diera k Zemi, tým viac sa prejaví efekt skreslenia, ktorý ju obklopuje, ako v zakrivenom zrkadle. Všetky ďalekohľady uvidia prázdnotu iba v strede čiernej diery.
Ak je naša čierna smrť supermasívnou čiernou dierou, história sa už skončí - jej horizont udalostí bude päťkrát väčší ako slnečná sústava. Ale toto je nuda. Pozrime sa, ako jedna z týchto príšer vyzerá zvnútra.
Koniec sveta, alebo cez zrkadlo
Vylezete na zajačiu dieru s vedomím, že vaše zoznámenie s ním bude veľmi krátke. Dúfame, že stihneme aspoň zhodnotiť vnútro čiernej diery. Našťastie pre nás, ale bohužiaľ pre slnečnú sústavu, je táto čierna diera supermasívna. Zmenili sme pravidlá, ale ak by sme to neurobili, z nejakého dôvodu by sa to skončilo.
V malej čiernej diere - povedzme s hmotnosťou 30 slnka - by nás slapové sily spôsobené zvýšením gravitácie roztrhali dlho predtým, ako sme dosiahli horizont udalostí. Ale gravitácia je niekde okolo milióna Zeme. Aby sme si víťazstvo mohli vychutnať - koniec koncov sme sa dostali na horizont udalostí - nebudeme mať ani 0,0001 sekundy.
V supermasívnej čiernej diere s hmotnosťou 5 miliónov slnečných lúčov, ako je tá, ktorá sa nachádza v strede našej galaxie, nás čaká veľmi odlišná skúsenosť. Akákoľvek čierna diera, ktorá absorbovala hmotu viac ako 30 tisíc slnka, má prílivové sily s gravitáciou menšou ako jedna Zem na obzore udalosti. Budeme mať 16 sekúnd na to, aby sme sa rozhliadli okolo (a zmenili pravidlá hry), kým dosiahneme bod singularity. Čím viac hmoty, tým viac času.
Prepadnutie sa horizontom udalostí je ako zaspanie alebo zamilovanie: je ťažké určiť východiskový bod, kedy k tomu dôjde, ale váš zmysel pre realitu bude potom úplne iný. V čiernej diere uvidíte hviezdy (svetlo vstupuje, ale nie naopak), ale priestor okolo vás bude pripomínať mydlovú bublinu.
No, potom, čo si rozdrvený do ničoty, sa ocitneš v bode nekonečného zakrivenia, kde končí čas a priestor, ktoré poznáme.
Iľja Khel