Jakmile zadáte horizont události černé díry, nikdy ji neopustíte. Neexistuje žádná rychlost, kterou byste mohli vyzvednout, ani rychlost světla, abyste se dostali ven. Obecně je však relativita zakřivena v přítomnosti hmoty a energie a sloučení černé díry je jedním z nejextrémnějších scénářů pro takové zakřivení. Existuje nějaký způsob, jak se dostat do černé díry, překročit horizont události a pak odejít, když je horizont události zakřiven masivní fúzí?
Když se sloučí dvě černé díry, může záležet na horizontu události, kdy unikne jedna černá díra? Mohou vyzvednout a migrovat do jiné (mohutnější černá díra)? Co takhle za obzory?
Tento nápad je rozhodně šílený. Je ale dost šílená, aby pracovala? Fyzik Ethan Siegel nám pomůže odpovědět na tuto otázku.
Když přestane existovat dostatečně masivní hvězda, nebo když se sloučí dva dostatečně masivní hvězdné zbytky, může se vytvořit černá díra s horizontem události úměrným její hmotnosti a akrečním diskem, ve kterém se víra obklopuje hmota obklopující černou díru.
Černá díra se zpravidla tvoří během kolapsu jádra masivní hvězdy, buď po výbuchu supernovy, nebo sloučení neutronových hvězd, nebo během přímého kolapsu. Pokud víme, každá černá díra je tvořena hmotou, která kdy byla součástí hvězdy, takže v mnoha ohledech jsou černé díry konečnými zbytky hvězd. Některé černé díry se tvoří izolovaně; jiní se stanou součástí duálního systému. V průběhu času černé díry dokážou nejen spirálu a splynutí, ale také absorbovat další hmotu, která spadá do horizontu události.
Ve Schwarzschildově černé díře klesá dovnitř jedinečnost a tma. Bez ohledu na to, kterým směrem se pohybujete, jak zrychlujete atd., Překročení horizontu události znamená nevyhnutelnou kolizi s jedinečností.
Propagační video:
Když něco překročí horizont události černé díry zvnějšku, je to odsouzeno k zániku. Během několika vteřin dosáhne objekt singularity ve středu černé díry: body pro nerotující černou díru a kroužky za rotující. Samotná černá díra si nepamatuje, které částice do ní spadly nebo jaký je jejich kvantový stav. Místo toho vše, co se týče informací, zůstává celková hmotnost, náboj a moment hybnosti černé díry.
V konečné fázi, před fúzí, bude prostorový čas obklopující černou díru narušen, protože hmota nadále klesá do obou černých děr z okolí. Za žádných okolností byste neměli předpokládat, že z horizontu události může něco uniknout.
Lze si tedy představit scénář, ve kterém hmota spadne do černé díry během závěrečných fází fúze, kdy se jedna černá díra spojí s druhou. Protože černé díry musejí mít vždy akreční disky a hmota neustále letí v mezihvězdném médiu, částice neustále překračují horizont události. Všechno je zde jednoduché, podívejme se tedy na částici, která padla do horizontu události před konečnými okamžiky sloučení.
Mohla by teoreticky uniknout? Dokážete "skočit" z jedné černé díry do druhé? Podívejme se na situaci z hlediska časoprostoru.
Počítačová simulace dvou slučujících se černých děr a zakřivení časoprostoru jimi způsobených. Ačkoli gravitační vlny jsou emitovány neustále, hmota sama o sobě nemůže uniknout.
Když se sloučí dvě černé díry, dělají tak po dlouhé době spirály, během níž je energie emitována ve formě gravitačních vln. Až do konečných okamžiků před fúzí je energie emitována a letí pryč. To však nemůže způsobit, že se horizont události nebo dokonce černá díra zkrátí; místo toho energie přichází z časoprostoru ve středu hmoty, který se stále více deformuje. S takovým úspěchem by bylo možné ukrást energii z planety Merkur; rotovalo by to blíže ke Slunci, ale jeho vlastnosti (nebo vlastnosti Slunce) se nijak nezměnily.
Když však dorazí poslední okamžiky sloučení, horizonty událostí dvou černých děr jsou deformovány gravitační přítomností navzájem. Naštěstí relativisté již numericky spočítali, jak sloučení ovlivňuje horizonty událostí a je to působivě informativní.
Navzdory skutečnosti, že až 5% z celkové hmotnosti černých děr před sloučením může být emitováno ve formě gravitačních vln, horizont událostí nikdy neklesne. Důležité je, že pokud vezmete dvě černé díry stejné hmotnosti, jejich horizonty událostí zabírají určité množství prostoru. Když se spojí, aby se vytvořila černá hmota s dvojitou hmotou, objem prostoru zabíraný horizontem by byl čtyřnásobkem původního objemu spojených černých děr. Hmotnost černých děr je přímo úměrná jejich poloměru, ale objem je úměrný kostce poloměru.
Přestože jsme našli mnoho černých děr, poloměr každého horizontu události je přímo úměrný hmotnosti díry, a vždy je tomu tak. Zdvojnásobte hmotnost, zdvojnásobte poloměr, ale oblast se ztrojnásobí a objem se ztrojnásobí.
Ukazuje se, že i když částici držíte v nejhustějším stavu uvnitř černé díry a padá co nejpomaleji směrem k singularitě, neexistuje způsob, jak se dostat ven. Celkový objem horizontů společně lokalizovaných událostí se zvyšuje při fúzích černých děr a bez ohledu na to, jaká trajektorie částice prochází horizontem událostí, je odsouzena ke spolknutí kombinovanou jedinečností obou černých děr.
V mnoha scénářích astrofyziky se objevují ejekce, když hmota unikne z předmětu během kataklyzmatu. Ale v případě sloučení černých děr zůstává vše uvnitř uvnitř; většina toho, co bylo venku, je nasávána a jen málo toho, co bylo venku, může uniknout. Padáte do černé díry, jste odsouzeni. A další černá díra nezmění rovnováhu síly.
Ilya Khel