Jakmile objekt vstoupí do černé díry, už ji nemůže opustit. Bez ohledu na to, kolik energie máte, nikdy se nemůžete pohybovat rychleji než je rychlost světla a překročit horizont událostí zevnitř. Ale co když se pokusíte oklamat toto malé pravidlo a ponořit drobný předmět do horizontu událostí a spojit jej s masivnějším, který může opustit horizont? Je možné nějak dostat něco z černé díry? Zákony fyziky jsou přísné, ale musí odpovědět na otázku, je to možné nebo ne. Ethan Siegel z Medium.com navrhuje, abychom to zjistili.
Černá díra není jen superhustá a supermasivní singularita, ve které je prostor zakřivený tak silně, že vše, co se dostane dovnitř, se už nemůže dostat ven. I když je to obvykle to, co si myslíme jako černou díru - přesněji řečeno - oblast prostoru kolem těchto objektů, ze které nemůže uniknout žádná forma hmoty nebo energie - a dokonce ani samotné světlo. To není tak exotické, jak by si někdo myslel. Pokud vezmete Slunce takové, jaké je, a zmáčknete jej v okruhu několika kilometrů, dostanete téměř černou díru. A ačkoliv naše Slunce takový přechod nehrozí, ve vesmíru existují hvězdy, které tyto záhadné objekty zanechávají.
Nejhmotnější hvězdy ve vesmíru - hvězdy o dvaceti, čtyřiceti, sto nebo dokonce 260 hmotách Slunce - jsou nejmodřejšími, nejžhavějšími a nejjasnějšími objekty. Také ve svých hlubinách spalují jaderné palivo rychleji než jiné hvězdy: za jeden nebo dva miliony let místo mnoha miliard, jako je Slunce. Když těmto vnitřním jádrům dojde jaderné palivo, stanou se rukojmími nejsilnějších gravitačních sil: tak silnými, že při absenci neuvěřitelného tlaku jaderné fúze, aby jim odolávali, se jednoduše zhroutí. V nejlepším případě jádra a elektrony získají tolik energie, že se spojí v množství neuronů spojených dohromady. Pokud je toto jádro hmotnější než několik sluncí, budou tyto neutrony husté a dostatečně hmotné, aby se zhroutily do černé díry.
Nezapomeňte, že minimální hmotnost černé díry je několik hmot Slunce. Černé díry mohou růst z mnohem větších hmot, splývají dohromady, pohlcují hmotu a energii a prosakují do center galaxií. Ve středu Mléčné dráhy byl nalezen objekt, který je čtyřmiliónkrát větší než hmotnost Slunce. Na jeho oběžné dráze lze identifikovat jednotlivé hvězdy, ale nevyzařuje se žádné světlo jakékoli vlnové délky.
Jiné galaxie mají ještě masivnější černé díry, jejichž hmotnosti jsou tisíckrát větší než naše vlastní, a neexistuje žádná teoretická horní hranice jejich výšky. Existují však dvě zajímavé vlastnosti černých děr, které nás mohou vést k odpovědi na otázku položenou na samém začátku: je možné vytáhnout něco „na vodítku“? První vlastnost souvisí s tím, co se stane s vesmírem, jak černá díra roste. Princip černé díry je takový, že žádný předmět nemůže uniknout ze své gravitační přitažlivosti v oblasti vesmíru, bez ohledu na to, jak je zrychlený, dokonce ani pohybující se rychlostí světla. Hranice mezi místem, kde může objekt opustit černou díru a kde nemůže, se nazývá horizont událostí. Každá černá díra to má.
Překvapivě je zakřivení vesmíru na horizontu událostí v blízkosti nejhmotnějších černých děr mnohem menší a v méně hmotných se zvyšuje. Přemýšlejte o tom: Pokud byste měli „stát“na horizontu událostí s pravou nohou na okraji a hlavou dozadu 1,6 metru od singularity, síla by protáhla vaše tělo - proces zvaný spaghettification. Pokud by tato černá díra byla stejná jako ve středu naší galaxie, tahová síla by byla pouze 0,1% gravitační síly na Zemi, zatímco kdyby se Země sama proměnila v černou díru a vy byste na ní stáli, tahová síla by byla 1020 krát zemská gravitace.
Propagační video:
Pokud jsou tyto tahové síly malé na okraji horizontu událostí, nebudou uvnitř horizontu událostí mnohem větší, což znamená - vzhledem k elektromagnetickým silám, které drží pevné objekty pohromadě - možná bychom mohli udělat svoji věc: ponořit objekt do horizontu události a téměř okamžitě vzít ven. Můžete to udělat? Abychom to pochopili, podívejme se, co se děje na samé hranici mezi neutronovou hvězdou a černou dírou.
Představte si, že máte extrémně hustou kouli neutronů, ale foton na jeho povrchu může stále unikat do vesmíru a nemusí se nutně vracet k neutronové hvězdě. Nyní položme na povrch další neuron. Náhle jádro již nemůže odolat gravitačnímu kolapsu. Ale místo přemýšlení o tom, co se děje na povrchu, přemýšlejme o tom, co se děje uvnitř, kde se formuje černá díra. Představte si jeden neutron složený z kvarků a gluonů a představte si, jak se musí gluony pohybovat z jednoho kvarku do druhého v neutronu, aby došlo k výměně sil.
Nyní je jeden z těchto kvarků blíže singularitě ve středu černé díry a druhý je dále. Aby došlo k výměně sil - a aby neutron byl stabilní - musí gluon v určitém okamžiku projít z blízkého kvarku do vzdáleného. Ale to je nemožné i při rychlosti světla (a gluony nemají žádnou hmotnost). Všechna nulová geodetika nebo dráha objektu pohybujícího se rychlostí světla bude mít za následek singularitu ve středu černé díry. Navíc nikdy nepůjdou dále od singularity černé díry než v okamžiku vyhození. Proto se neutron uvnitř horizontu událostí černé díry musí zhroutit a stát se součástí singularity ve středu.
Vraťme se tedy k příkladu postroje: vzali jste malou hmotu a přivázali ji k větší nádobě; loď je mimo horizont událostí a hmota je ponořena. Když jakákoli částice překročí horizont události, nemůže ji znovu opustit - ani částice, ani světlo. Ale fotony a gluony zůstávají samými částicemi, které potřebujeme k výměně sil mezi částicemi, které jsou mimo horizont událostí, a také nemohou nikam jít.
To nutně neznamená, že se kabel zlomí; spíše se singularita bude táhnout po celé lodi. Přílivové síly vás samozřejmě za určitých podmínek neroztrhnou, ale dosažení jedinečnosti bude nevyhnutelné. Neuvěřitelná gravitace a skutečnost, že všechny částice všech hmot, energií a rychlostí nebudou mít jinou možnost, než cestovat do singularity, se stane.
Proto, bohužel, dosud nenašli cestu ven z černé díry po překročení horizontu událostí. Můžete snížit ztráty a odříznout to, co se již dostalo dovnitř, nebo zůstat v kontaktu a utopit se. Volba je na vás.
Ilya Khel