Akonáhle objekt vstúpi do čiernej diery, už ju nemôže opustiť. Bez ohľadu na to, koľko energie máte, nikdy sa nemôžete pohybovať rýchlejšie ako je rýchlosť svetla a prekročiť horizont udalostí zvnútra. Čo však v prípade, že sa pokúsite oklamať toto malé pravidlo a ponoríte malý predmet do horizontu udalostí, ktorý spojíte s masívnejším, ktorý dokáže horizont opustiť? Je možné nejako dostať niečo z čiernej diery? Fyzikálne zákony sú prísne, ale musia odpovedať na otázku, či je to možné alebo nie. Ethan Siegel z Medium.com navrhuje, aby sme to zistili.
Čierna diera nie je iba superhustou a supermasívnou jedinečnosťou, v ktorej je priestor tak zakrivený, že všetko, čo sa dostane dovnútra, už nemôže dostať von. Aj keď je to zvyčajne to, čo si myslíme ako čiernu dieru - aby sme boli presní - oblasť vesmíru okolo týchto objektov, z ktorej nemôže uniknúť žiadna forma hmoty alebo energie - a dokonca ani samotné svetlo. Nie je to také exotické, ako by si niekto myslel. Ak vezmete Slnko také, aké je, a stlačíte ho v okruhu niekoľkých kilometrov, získate takmer čiernu dieru. A hoci nášmu Slnku takýto prechod nehrozí, vo vesmíre existujú hviezdy, ktoré za sebou nechávajú tieto záhadné objekty.
Najmohutnejšie hviezdy vesmíru - hviezdy dvadsať, štyridsať, sto alebo dokonca 260 slnečných hmôt - sú najmodrejšie, najteplejšie a najjasnejšie objekty. Tiež spaľujú jadrové palivo v ich hlbinách rýchlejšie ako iné hviezdy: za jeden alebo dva milióny rokov namiesto mnohých miliárd, ako napríklad Slnko. Keď týmto vnútorným jadrám dôjde jadrové palivo, stanú sa rukojemníkmi najsilnejších gravitačných síl: také silné, že pri absencii neuveriteľného tlaku jadrovej fúzie, proti ktorému sa stavajú, sa jednoducho zrútia. V najlepšom prípade jadrá a elektróny získajú toľko energie, že sa zlúčia do množstva neurónov spojených dohromady. Ak je toto jadro hmotnejšie ako niekoľko slnečných lúčov, budú tieto neutróny husté a dostatočne hmotné na to, aby sa zrútili do čiernej diery.
Pamätajte teda, že minimálna hmotnosť čiernej diery je niekoľko slnečných hmôt. Čierne diery môžu vyrásť z oveľa väčších más, splývajú, pohlcujú hmotu a energiu a presakujú do centier galaxií. V strede Mliečnej dráhy sa našiel objekt, ktorý je štvormiliónkrát väčší ako hmotnosť Slnka. Na jeho obežnej dráhe možno identifikovať jednotlivé hviezdy, ale nevyžaruje sa z nich svetlo akejkoľvek vlnovej dĺžky.
Ostatné galaxie majú ešte masívnejšie čierne diery, ktorých masy sú tisíckrát väčšie ako naše vlastné, a neexistuje žiadna teoretická horná hranica ich výšky. Existujú ale dve zaujímavé vlastnosti čiernych dier, ktoré nás môžu viesť k odpovedi na otázku položenú na samom začiatku: je možné niečo vytiahnuť „na vodítku“? Prvá vlastnosť sa týka toho, čo sa stane s vesmírom, keď čierna diera rastie. Princíp čiernej diery je taký, že žiadny predmet nemôže uniknúť zo svojej gravitačnej príťažlivosti v oblasti vesmíru, nech už je akokoľvek zrýchlený, dokonca ani rýchlosťou svetla. Hranica medzi tým, kde objekt môže opustiť čiernu dieru a kde nemôže, sa nazýva horizont udalostí. Každá čierna diera to má.
Prekvapivo je zakrivenie vesmíru na horizonte udalostí v blízkosti najmasívnejších čiernych dier oveľa menšie a v menej masívnych sa zvyšuje. Popremýšľajte o tomto: Ak by ste mali „stáť“na horizonte udalostí s pravou nohou na okraji a hlavou dozadu 1,6 metra od singularity, sila by pretiahla vaše telo - proces nazývaný špagetizácia. Keby bola táto čierna diera rovnaká ako v strede našej galaxie, bola by ťahová sila iba 0,1% gravitačnej sily na Zemi, zatiaľ čo keby sa samotná Zem zmenila na čiernu dieru a vy by ste na nej stáli, bola by ťahová sila 1020 krát zemská gravitácia.
Propagačné video:
Ak sú tieto ťahové sily malé na okraji horizontu udalostí, nebudú vo vnútri horizontu udalostí oveľa väčšie, čo znamená - vzhľadom na elektromagnetické sily, ktoré držia pevné objekty pohromade - by sme mohli urobiť svoje: ponoriť objekt do horizontu udalostí a takmer okamžite vytiahnuť. Možeš to urobiť? Aby sme to pochopili, pozrime sa, čo sa deje na samej hranici medzi neutrónovou hviezdou a čiernou dierou.
Predstavte si, že máte mimoriadne hustú guľu neutrónov, ale fotón na jeho povrchu môže stále uniknúť do vesmíru a nemusí sa nevyhnutne vrátiť k neutrónovej hviezde. Teraz umiestnime ďalší neurón na povrch. Zrazu jadro už nemôže odolávať gravitačnému kolapsu. Ale namiesto premýšľania o tom, čo sa deje na povrchu, uvažujme o tom, čo sa deje vo vnútri, kde sa formuje čierna diera. Predstavte si jeden neutrón zložený z kvarkov a gluónov a predstavte si, ako sa musia gluóny pohybovať z jedného kvarku do druhého v neutróne, aby mohlo dôjsť k výmene síl.
Teraz je jeden z týchto kvarkov bližšie k singularite v strede čiernej diery a druhý je ďalej. Aby mohlo dôjsť k výmene síl - a aby bol neutrón stabilný - musí gluón v určitom okamihu prejsť z blízkeho kvarku do vzdialeného. Ale to je nemožné aj pri rýchlosti svetla (a gluóny nemajú hmotnosť). Celá nulová geodetika alebo dráha objektu pohybujúceho sa rýchlosťou svetla bude mať za následok singularitu v strede čiernej diery. Navyše nikdy nepôjdu ďalej od singularity čiernej diery ako v okamihu vyhodenia. To je dôvod, prečo sa neutrón vo vnútri horizontu udalostí čiernej diery musí zrútiť a stať sa súčasťou singularity v strede.
Vráťme sa teda k príkladu postroja: vzali ste malú hmotu a priviazali ste ju k väčšej nádobe; loď je mimo horizontu udalostí a hmotnosť je ponorená. Keď ktorákoľvek častica prekročí horizont udalostí, nemôže ju znova opustiť - ani častica, ani svetlo. Ale fotóny a gluóny zostávajú tými časticami, ktoré potrebujeme na výmenu síl medzi časticami, ktoré sú mimo horizont udalostí, a tiež nemôžu nikam ísť.
To nevyhnutne neznamená, že sa kábel zlomí; skôr sa singularita pretiahne na celú loď. Prílivové sily vás samozrejme za určitých podmienok neroztrhnú, ale dosiahnutie jedinečnosti bude nevyhnutné. Uskutoční sa neuveriteľná gravitácia a skutočnosť, že všetky častice všetkých hmôt, energií a rýchlostí nebudú mať inú možnosť, ako cestovať do singularity.
Preto, bohužiaľ, po prechode horizontu udalostí zatiaľ nenašli východisko z čiernej diery. Môžete znížiť straty a odrezať to, čo sa už dostalo dovnútra, alebo zostať v kontakte a utopiť sa. Výber je len na vás.
Iľja Khel