Jedním z nejzajímavějších témat moderní fikce je koncept využití černých děr jako portálů do jiného vesmíru, času nebo dimenze. Mnoho astrofyziků tvrdí, že je to za současných podmínek prostě nemožné. Skupina vědců z University of Massachusetts v Dortmundu (USA) se však domnívá, že tato fantazie ve skutečnosti není tak daleko od reality.
Černé díry jsou pravděpodobně nejzáhadnějšími předměty ve vesmíru. Jsou výsledkem gravitačního kolapsu superhmotných hvězd, což vede k vytvoření skutečné singularity - objektu nekonečné hustoty, který se objevil jako výsledek komprese celé hvězdy do nepatrného bodu. Tyto hotspoty s nekonečnou hustotou mají tak silnou gravitaci, že se mohou doslova roztrhat na časoprostor. Podle předpokladů tato skutečnost otevírá možnost použití těchto objektů pro hyperprostorové cestování.
Předchozí vědecké studie na toto téma samozřejmě uváděly, že jakýkoli předmět, například kosmická loď nebo živá bytost, která se rozhodne použít černou díru jako portál, ji velmi rychle lituje. Nekonečná gravitační singularita a vysoké teploty způsobí, že se předmět natáhne a smrští, dokud se úplně neodpaří.
Cestování po černé díře
Výzkumný tým profesora fyziky Gaurav Hanna z University of Massachusetts v Dortmundu (USA) a jejich kolegové z Gwinnett College v Gruzii dokázali prokázat, že ne všechny černé díry jsou stejné. Vědci se domnívají, že objekty procházející velkými a rotujícími černými dírami, jako je například Střelec A * ve středu naší galaxie, budou mít mnohem větší šanci na přežití.
To je vysvětleno skutečností, že ve velkých a rotujících černých dírách singularita působí poněkud jinak, „měkčí“nebo „slabší“, a proto existuje možnost, že nepoškodí ty objekty, které s ní budou interagovat. Na první pohled se to může jevit jako nesmysl, ale vědci uvádějí jako vysvětlující analogii jednoduchý experiment s rychlým pohybem ruky nad hořící svíčkou. Vyzkoušejte to sami a uvidíte, že oheň vás nespálí.
Gaurav Hann a jeho kolega Lior Burko studovali fyziku černých děr více než dvacet let. V roce 2016 se Caroline Mallary, jedna z postgraduálních studentů Hannyh, inspirovaná senzačním filmem Interstellar režiséra Christophera Nolana, rozhodla vědecky otestovat, zda by hrdina filmu mohla přežít, kdyby spadla do obří rotující černé díry Gargantua, která má 100 miliónkrát větší množství slunce.
Propagační video:
Samotný film, jak si vzpomínáme, byl založen na knize laureáta Nobelovy ceny za astrofyziku Kip Thorne. V hollywoodském blockbusteru je popsán vzhled, velikost a fyzikální vlastnosti Gargantovy černé díry, která je jednou z ústředních „postav“tohoto filmu.
Na základě výzkumu kolegy fyziky Amose Ori, jehož výsledky byly představeny před několika desítkami let, jakož i získávání podpory výpočetní techniky, vytvořila Caroline Mallari počítačový model, který odráží většinu fyzických efektů, které by se objevily na kosmické lodi nebo jiném předmětu, který spadl do středu. rotující černá díra, jako je Střelec A *.
Gargantova fiktivní černá díra z filmu Interstellar.
Nepamatuje si ani její vlasy?
Počítačový model ukázal, že objekt padající do rotující černé díry za žádných okolností nezažije nekonečně velké deformační efekty při průchodu tzv. Vnitřním horizontem singularity - oblastí černé díry, které se v žádném případě nelze vyhnout. Navíc za určitých okolností bude dopad těchto účinků tak malý, že objekt bude schopen projít touto jedinečností bez problémů a v některých případech si ani nevšimne žádného dopadu zvenčí.
Mallari také objevil rys, který předtím úplně nepřitahoval pozornost: účinky singularity v souvislosti s rotující černou dírou by rychle zvýšily protahovací a kontrakční cykly předmětu padajícího do jeho středu. Výzkumník však ve své práci poznamenává, že v případě velmi velkých černých děr, velikosti stejného Gargantua, bude síla těchto účinků velmi zanedbatelná. Tak zanedbatelné, že ani samotná kosmická loď, ani živé bytosti na palubě, si je pravděpodobně ani nevšimnou.
Tento graf ukazuje fyzické zatížení ocelového rámu kosmické lodi, když se přibližuje ke středu rotující černé díry. Malý výřez zobrazuje detailní obrázek zátěže, který bude zaznamenán při maximálním přiblížení přístroje. Je důležité si uvědomit, že zatížení bude silně stoupat v bodě nejbližšího přístupu k černé díře, ale nebude narůstat do nekonečna. Jinými slovy, vozidlo a jeho posádka mohou takovou cestu přežít.
Důležité je, že fyzické účinky na loď nebudou růst donekonečna. Jsou omezeny na určitý limit, i když se zdá, že při přiblížení k černé díře bude zatížení lodi růst neurčitě.
Mallarova studie samozřejmě obsahuje několik důležitých opomenutí a předpokladů, které by jinak mohly vést k velmi odlišnému konečnému výsledku. Například v prezentovaném modelu se předpokládá, že černá díra je zcela izolována od vnějších faktorů, jako jsou konstantní gravitační a jiné poruchy způsobené například blízkou hvězdou nebo vnějším zářením dopadajícím do černé díry. Mělo by být zřejmé, že kolem skutečných černých děr se obvykle hromadí mnoho různých materiálů: prach, plyn, záření a tak dále. Na základě toho všeho by logickým pokračováním Mallarovy práce bylo znovu prozkoumat tento kontext, ale s ohledem na podmínky realističtějších astrofyzikálních černých děr.
Používání metod počítačového modelování k předpovídání účinků dopadu na objekty umístěné v blízkosti černých děr je běžnou praxí. Moderní věda zatím nemá skutečnou příležitost otestovat své teorie, takže se musí vědci aktivně spoléhat na hypotézy a simulace, které pomáhají porozumět základním věcem, vytvářet předpovědi a nové objevy.
Nikolay Khizhnyak