Găurile negre sunt poate cele mai misterioase obiecte din univers. Sunt atât de dense încât forța gravitației nu permite ca nimic, nici măcar ușor, să părăsească gaura neagră. Fizicienii au descoperit multe găuri negre, de la mic până la supermasiv, care cântăresc în milioane sau miliarde de soare. O proprietate importantă a orizontului evenimentului - aceea că lumina nu o poate traversa - creează o graniță în spațiu: odată ce o traversați, sunteți sortiți într-o singularitate. Dar ce vei vedea căzând într-o gaură neagră? Luminile se vor stinge sau vor rămâne? Fizicienii stiu raspunsul si iti va placea.
În centrul propriei noastre galaxii, am văzut că stelele se mișcă într-un punct central al masei de 4 milioane de mase solare, care nu emit lumină. Acest obiect, Săgetătorul A *, este un candidat clar al găurii negre pe care îl putem determina direct măsurând stele pe orbita sa.
Dar există unele lucruri foarte ciudate care se întâmplă atunci când vă apropiați de orizontul unei găuri negre și acestea devin și mai ciudate când îl traversați. Există un motiv pentru care tu, depășind această barieră invizibilă, nu vei putea să o părăsești niciodată. Și nu contează în ce clasă de gaură neagră te-a aspirat, ce navă spațială încearcă să te scoată de acolo sau altceva. Relativitatea generală este o afacere mare, mai ales când vine vorba de găuri negre. Motivul are legătură cu cea mai mare realizare a lui Einstein: are legătură cu CUM o gaură neagră îndoiește spațiul.
Când sunteți foarte departe de gaura neagră, materialul spațiului este curbat mai puțin. De fapt, atunci când sunteți foarte departe de o gaură neagră, gravitația sa este nedistinguibilă de orice altă masă, fie că este o stea cu neutroni, o stea obișnuită sau doar un nor difuz de gaz. Spațiul poate fi curbat, dar tot ce puteți spune de departe este prezența masei, fără date despre distribuția acelei mase. Dar dacă te uiți cu propriii tăi ochi, atunci în loc de un nor de gaz, o stea sau o stea neutronă, în centru va exista o sferă absolut neagră care nu emite nicio lumină.
Această regiune sferică, cunoscută drept orizontul evenimentului, nu este ceva fizic, ci mai degrabă o regiune a spațiului de o anumită dimensiune din care lumina nu poate scăpa. S-ar presupune că de la distanță dimensiunea găurii negre pare să fie ceea ce este cu adevărat. Cu alte cuvinte, dacă vă apropiați de o gaură neagră, va părea o gaură complet neagră pe fundalul spațiului, de-a lungul marginilor a cărei lumină este denaturată.
Pentru o gaură neagră cu masa Pământului, această sferă va fi minusculă: aproximativ 1 centimetru în rază; iar pentru o gaură neagră cu o masă de soare, această sferă va avea o rază de aproximativ 3 kilometri. Dacă măriți masa (și dimensiunea) într-o gaură neagră supermasivă - ca cea din centrul galaxiei noastre - obțineți dimensiunea unei orbite planetare sau a unei stele roșii uriașe ca Betelgeuse.
Ce se întâmplă când vă apropiați și în cele din urmă cădeți într-o gaură neagră?
Video promotional:
De la distanță, geometria a ceea ce vezi vă va îndeplini așteptările și calculele. Dar pe măsură ce progresați în nava spațială perfect construită și indestructibilă, veți începe să observați ceva ciudat pe măsură ce vă apropiați de gaura neagră. Dacă împarte distanța dintre tine și stea în jumătate, dimensiunea unghiulară a stelei pare să fie de două ori mai mare. Dacă reduceți distanța la un sfert, va fi de patru ori mai mare. Dar găurile negre sunt diferite.
Spre deosebire de toate celelalte obiecte cu care ești obișnuit, cu cât par mai apropiate, cu atât par mai mari, gaura neagră crește în dimensiuni mult mai rapid, datorită curburii incredibile a spațiului.
Din punctul nostru de vedere pe Pământ, o gaură neagră din centrul galactic va apărea minusculă, raza ei măsurată în secunde de micro-arc. În comparație cu raza naivă pe care o calculați în relativitate generală, aceasta va părea cu 150% mai mare datorită curburii spațiului. Dacă vă apropiați de ea, până când orizontul evenimentului este de dimensiunea lunii pline pe cer, va fi de patru ori mai mare decât atât. Motivul, desigur, este că spațiul timpului se îndoaie din ce în ce mai mult pe măsură ce te apropii de gaura neagră.
În schimb, zona observată a găurii negre crește din ce în ce mai mult; până când vă aflați pe mai multe raze Schwarzschild de la ea, gaura neagră va crește până la o dimensiune atât de mare încât va întuneca aproape întreaga vedere înainte a navei. Obiectele geometrice obișnuite nu se comportă astfel.
Pe măsură ce vă apropiați de orbita circulară cea mai interioară stabilă - care este de 150% din raza orizontului evenimentului, veți observa că vizionarea înainte a navei dvs. va deveni complet neagră. Odată ce treci de acesta exact, chiar și în spatele tău totul va începe să se cufunde în întuneric. Din nou, aceasta are legătură cu modul în care căile luminii din diferite puncte se mișcă în acest spațiu foarte curbat.
În acest moment, dacă nu ați traversat orizontul evenimentului, puteți ieși. Dacă aplicați o accelerație suficientă departe de orizontul evenimentului, puteți lăsa gravitația și reveni la spațiu-timp sigur departe de gaura neagră. Senzorii dvs. de gravitație vă vor spune unde gradientul descendent spre centru dă loc unui plan unde se poate vedea lumina stelară.
Dar dacă continuați să cădeți spre orizontul evenimentului, veți vedea în cele din urmă lumina stelelor micșorând într-un punct minuscul din spatele vostru, schimbând culoarea în albastru datorită deplasării gravitaționale de albastru. În ultimul moment, când traversați orizontul evenimentului, acest punct se va transforma în roșu, alb și apoi albastru, pe măsură ce fundalul microundelor cosmice și al undelor radio se schimbă în spectrul vizibil.
Și atunci … va fi întuneric. Nimic. Din orizontul evenimentului, nicio lumină din universul exterior nu poate ajunge la nava voastră. Acum te vei gândi la motoarele puternice ale navei tale și te vei gândi la cum ai putea scăpa din această capcană cu ajutorul lor. Vă amintiți în ce direcție se află singularitatea și încercați să determinați gradientul gravitațional spre acesta. Aceasta cu condiția să nu existe nicio altă materie sau lumină în spatele sau în fața ta.
Surprinzător, chiar dacă multă lumină cade în afara orizontului evenimentului cu tine - vei vedea „jumătate” din Universul vizibil - vei avea și senzori gravitaționali la bord. Și de îndată ce traversați orizontul evenimentului, cu sau fără lumină, se va întâmpla ceva ciudat.
Senzorii dvs. vă vor spune că gradientul gravitațional care merge spre singularitate va fi peste tot, în toate direcțiile. Chiar și în direcția opusă singularității.
Cum este posibil acest lucru?
Și așa, pentru că ești dincolo de orizontul evenimentului, chiar acolo. Orice rază de lumină pe care o radiați acum va merge spre singularitate; ești prea adânc în gaura neagră pentru a putea merge oriunde altundeva.
Cât durează după ce traversați orizontul într-o gaură neagră super-masivă pentru a fi în centrul său? Credeți sau nu, chiar dacă orizontul evenimentului poate fi o oră ușoară în diametru în cadrul nostru de referință, este nevoie de doar 20 de secunde pentru a atinge singularitatea. Spațiul puternic curbat este un lucru înfricoșător.
Partea cea mai rea este că orice accelerație te va apropia de singularitate și mai repede. Este imposibil să crești timpul de supraviețuire în acest stadiu. Singularitatea există în toate direcțiile, oriunde te-ai uita. Rezistență este inutilă.
Ilya Khel
