Už je to několik týdnů, co se na noční obloze začaly dít divné věci. Stejně jako mnoho dalších aktivně sledujete novinky. Prezident mluví, podporují ho astrofyzici, geologové a klimatologové. Je nervózní, ale s úctou k tradici rozděluje zprávy na „špatné“a „dobré“. Dobrá zpráva: nejsme mrtví, planeta není zničena, není zametena do vesmíru a otáčena gravitačním kolem. Špatné jsou „velmi zajímavé změny podnebí“. Pokus o přežití vedle černé díry je jako útěk z Titanicu - pro chladnou smrt v oceánu.
Než sáhnete po případu poplachu nebo se začnete zbláznit: nebojte se, toto je jen myšlenkový experiment. Černé díry jsou jedním z nejděsivějších jevů ve vesmíru. Jejich obrovská váha ohýbá prostor a čas - a naše chápání jejich podstaty - na hranici, do jednoho bodu. Supermasivní černé díry číhají v jádrech galaxií a pohlcují miliony, miliardy hvězd.
Co se stane, pokud se v blízkosti naší sluneční soustavy zrodí nebo objeví černá díra?
Stejně jako u většiny hypotetických otázek je ďábel v maličkostech. Jak blízko? Odkud? Jaká je hmotnost?
Hned je třeba poznamenat, že naše slunce se nikdy nestane černou dírou. To vyžaduje hmotu, která je řádově větší než slunce - 10–15krát. Pak dojde k gravitačnímu kolapsu, pod vlivem gravitace se hmota doslova zhroutí do jednoho bodu. Podobný jev je jádrem vodíkových bomb a v teorii studené termonukleární fúze, ledaže by gravitace hrála jinou roli. Navíc další hvězdy v sousedních galaxiích nejsou vhodné pro roli potenciálních černých děr. Většina z nich jsou červení trpaslíci a mají hmotnost 8-60% našeho Slunce.
Zůstávají dvě možnosti: buď se v naší blízkosti spontánně objeví černá díra, nebo pochází odnikud. Ale první, navzdory protestům proti výzkumu na Velkém hadronovém urychlovači, je nemožný (proč to vysvětlíme později).
Pokud jde o druhou, astronomové a astrofyzici potvrdili existenci asi 2 000 bloudících černých děr, ale šance, že se jedna z nich k nám dostane, se blíží nule. A jak zdůraznil spisovatel Douglas Adams:
"Kosmos je skvělý." Prostě si neuvědomíte, jak je to neuvěřitelně a neuvěřitelně velké. Myslím, že se to může zdát jako dlouhá cesta do lékárny, ale podle vesmírných standardů jsou to semínka. “
Propagační video:
To znamená, že pravděpodobnost takové události je příliš zajímavá, než abychom ji považovali za bližší.
Vliv černých děr na prostor a čas
Podíváte-li se na černou díru z dálky, bude to vypadat jako jakýkoli jiný masivní objekt. Dokud je přímo před vámi, řídí se zákony klasické mechaniky a Newtonovým zákonem univerzální gravitace, který říká, že přitažlivost mezi dvěma objekty je úměrná jejich hmotnosti a klesá s rostoucí vzdáleností. Jinými slovy, neexistuje žádný gravitační rozdíl mezi R136a1, „modrým“trpaslíkem vážícím 265 sluncí a černou dírou stejné hmotnosti.
Přibližte se k černé díře, abyste se dostali do jejího gravitačního pole, a budete konfrontováni se dvěma různými sadami pravidel. S Einsteinovou obecnou teorií relativity, která umožňuje černým děrám deformovat prostor a čas, a extrémní gravitací, která vede toto deformace do extrému.
Pokud chcete studovat černou díru, aniž byste se dostali z hvězdné lodi, zjistíte, že čím blíže se dostanete do středu obrovské hmoty, tím více se vaše motory namáhají, aby vás udržovaly na kruhové oběžné dráze. Nejprve ji rakety stabilizují malými impulsy; ale čím dále, tím více energie budete muset utratit, abyste neopustili oběžnou dráhu. Výsledkem je, že vás nepřetržitý provoz raketových motorů oddělí od všeho pohlcujícího ničeho.
Jakmile vám dojde palivo (nebo se zblázníte a vypnete motory), překročíte horizont událostí černé díry, hranici, ze které se nemůže vrátit ani světlo. Poté budete muset odpovědět za všechny své hříchy. Nic nezastaví neúprosný pohyb k singularitě - jádru nekonečně stlačeného prostoru a času, kde se fyzika, jak ji známe, stočí do koule a kňučení.
Postupem času se čas zpomalí. Velmi mnoho. Z vašeho pohledu se nic nezmění, ale vaši přátelé, kteří sledují váš trik, to uvidí jako rozmazaný blesk. Ale pouze k horizontu událostí - světlo nepřekračuje jeho hranice, což znamená, že vás nikdo nemůže vidět. Dokonalý zločin, že?
Gravitační časové osy jsou dostatečně běžné, ale příliš slabé, než aby si toho všimli. Například na Zemi, když jste žili miliardu let na hladině moře, budete o jednu sekundu mladší než váš vrstevník, který žil na vrcholu Everestu. Říká se, že čas se bojí pyramid, ale musíte trávit příliš mnoho času opřením tváře o to, abyste cítili zpomalení času v Paříži.
Čas se točí v černé díře. Když říkáme, že pádu do singularity nelze zabránit, znamená to nejen neúprosné působení gravitace nebo narušení prostoru. Čas v černé díře se zmenšuje do té míry, že cesta k singularitě se doslova stane vaší budoucností. Únik z singularity bude jako pokus zastavit čas.
Chcete vědět, co se stane v naší sluneční soustavě, pokud se jí podaří dostat do takového víru sil? Číst dál.
Soudný den
Předpokládejme, že černá díra je uvězněna v binární soustavě a objímá hvězdu, která se chystá dostat supernovu. Najednou se to stane, gravitační obr střílí naším směrem rychlostí desítek a stovek kilometrů za sekundu. Jak o tom víme?
Odpověď je jednoduchá: nebudeme vědět, dokud se s něčím nesrazí, protože obrovská gravitace černých děr ani neuvolňuje světlo. Takže místo toho, abychom se pokusili najít černý pepř na černém koberci, podívejme se na několik způsobů, které nám pomohou přímo identifikovat černou díru.
Nejprve hmota roztrhaná černou dírou bude emitovat záření, když se akreční disk otáčí. Prostor kolem bude zářit jako náhrdelník novoročních luceren, které nosí kočka (podivná fantazie, ale budiž).
Zadruhé, narušení prostoru kolem černých děr lze detekovat pozemskými metodami. Toto je gravitační čočka, jak předpovídá Einsteinova obecná teorie relativity. Efekt se projevuje v blízkosti masivních objektů a je zaznamenán astronomy.
Ale i za ideálních podmínek bude nalezení černé díry tímto způsobem obtížnější než hledání blech na nočním psu s dalekohledem. S náplastí na oko. Pro úspěšné gravitační čočky musí mezi námi a hvězdou projít černá díra. A poté musíme ještě mít štěstí.
Kromě toho se černá díra může cítit, pokud gravitačně interaguje s nebeskými objekty, jako jsou planety, hvězdy, asteroidy a komety, což nás znovu přivádí ke klíčové otázce: jak blízko se bude nacházet naše hypotetická černá díra, uhnízděná v sousedství?
Samozřejmě, čím blíže, tím nebezpečnější. Jak se budou blížit oběžné dráhy planet a měsíců, budou tančit salsu jako vrabec chycený v pavoučí síti, přetahovat křivé oběžné dráhy a narušovat pořádek, který se snaží dát dohromady od doby Mikuláše Koperníka.
Tady na Zemi by se změnil příliv a odliv a barva oblohy. Pokud gravitace, jak ji nařídil Žirinovskij, posune oběžnou dráhu planety dále od Slunce, přiblíží ji a učiní ji více eliptickou, přinejlepším budeme trpět teplotními změnami a zvláštnostmi ročních období. V nejhorším případě (kromě toho, že se stane součástí černé díry), může Země spadnout na Slunce nebo se vydat na dlouhou cestu do hlubin vesmíru a odsoudit nás všechny k chladné smrti.
Slavný astrofyzik Neil de Grasse Tyson jednou stručně vyjádřil problémy, které by nastaly, kdyby poblíž začal „černý host“:
„Pokud navštívíme černou díru, sluneční soustava bude mít špatný den.“
Nehýbejme se z nohy na nohu před horizontem událostí a nakonec se ponořme.
Kontakt: dobré a špatné zprávy
V ruštině je slovo se šesti písmeny, které by nejlépe vystihovalo, co nás čeká. Řekněme tomu zkáza. Vědci se naučili dělit nulou a my jsme skončili v černé díře. Nezachránil by nás ani Bruce Willis se statečnou posádkou ropných pracovníků, speciálně vyškolených v Čeljabinsku.
Pokud by se v blízkosti Neptunu objevila černá díra, okamžitě bychom to pocítili. Vědci znají oběžnou dráhu Neptunu tak dobře, že mohou dokonce detekovat odchylku 1 úhlové vteřiny (jednotka úhlové míry). Obyčejná černá díra o hmotnosti deseti sluncí, letící rychlostí 300 km / s, by si dala další desetinu světelného roku.
A tady je poslední dobrá zpráva: černá díra této velikosti nám dá minimálně 100 let na dokončení našich pozemských záležitostí. Možná, že nebezpečí takového rozsahu ukončí všechny pozemské války nebo zahájí jednu globální. Možná bude mít lidstvo čas zničit se samo, jakmile se dozví, že za sto let - všechno, kapute. To zatím nevadí. Pokud se díra pohybuje pomaleji, fatální čekací doba se zvýší desetkrát. A pak by měl být dostatek času na stavbu archy nebo sbírání planetárního kufru s věcmi.
Jak se blíží Neptun, černá smrt vytáhne plynného obra z oběžné dráhy. Planeta se začíná chovat podivně: jak se vzdaluje od nás, dochází k červenému posuvu - vlnová délka jejího záření, včetně světla, přechází do červeného spektra. Jakmile je Neptun za černou dírou, gravitační čočka se natáhne přes černou kouli a proudí kolem ní. Když se planeta znovu objeví, již před námi, její barvy projdou modrým posunem - vlnová délka jde na tento konec spektra.
Červené a modré posunutí je zpravidla důsledkem odstranění nebo přístupu hvězdného objektu ve vztahu k nám. Vypadá to jako Dopplerův efekt během sanitky poblíž nás.
Současně s tím, jak černá díra „žere“planetu, se plyn při tvorbě cukrové vaty zkroutí do gravitační spirály, jako cukr. Z našeho pohledu půjde spirála navždy do horizontu událostí. Ale světlo vyzařované smrtí Neptunu se bude odrážet od černé díry v negativu, jako sluneční korona během zatmění.
Čím blíže je černá díra k Zemi, tím více se projeví efekt zkreslení, který ji obklopuje, jako v zakřiveném zrcadle. Všechny dalekohledy uvidí prázdnotu pouze uprostřed černé díry.
Pokud je naše černá smrt supermasivní černou dírou, historie již skončí - její horizont událostí bude pětkrát větší než sluneční soustava. Ale je to nuda. Podívejme se, jak jedna z těchto příšer vypadá zevnitř.
Konec světa nebo přes zrcadlo
Vylezete na králičí noru s vědomím, že vaše známost s ním bude velmi krátká. Doufáme, že budeme mít čas alespoň posoudit vnitřek černé díry. Naštěstí pro nás, ale bohužel pro sluneční soustavu, je tato černá díra supermasivní. Změnili jsme pravidla, ale pokud ne, skončilo by to z nějakého důvodu.
V malé černé díře - řekněme s hmotou 30 sluncí - by nás slapové síly způsobené nárůstem gravitace roztrhaly dlouho předtím, než jsme dosáhli horizontu událostí. Ale gravitace je někde kolem milionu Zemí. Abychom si vítězství užili - koneckonců jsme dosáhli horizontu událostí - nebudeme mít ani 0,0001 sekundy.
V supermasivní černé díře s hmotou 5 milionů sluncí, jako je ta, která se nachází ve středu naší galaxie, nás čeká velmi odlišná zkušenost. Každá černá díra, která absorbovala hmotu více než 30 tisíc sluncí, má slapové síly s gravitací menší než jedna Země na horizontu událostí. Budeme mít 16 sekund na to, abychom se rozhlédli (a změnili pravidla hry), než dosáhneme bodu singularity. Čím více hmoty, tím více času.
Propadání horizontem událostí je jako usínání nebo zamilování: je těžké určit výchozí bod, kdy k tomu dojde, ale váš smysl pro realitu bude poté úplně jiný. V černé díře uvidíte hvězdy (světlo vstupuje, ale ne naopak), ale prostor kolem vás bude připomínat mýdlovou bublinu.
Poté, co jste rozdrceni do nicoty, ocitnete se v bodě nekonečného zakřivení, kde končí čas a prostor, který známe.
Ilya Khel