Au trecut câteva săptămâni de când lucruri ciudate au început să se întâmple pe cerul nopții. Tu, ca mulți alții, urmărești activ știrile. Președintele vorbește, este susținut de astrofizicieni, geologi și climatologi. Este nervos, dar, aducând tribut tradiției, împarte știrile în „rele” și „bune”. Vestea bună: nu suntem morți, planeta nu este distrusă, nu este măturată în spațiu sau rotită într-o roată gravitațională. Cele rele sunt „schimbări climatice foarte interesante”. Încercarea de a supraviețui lângă o gaură neagră este ca și cum ai fugi de Titanic - pentru o moarte rece în ocean.
Înainte de a ajunge la cazul de alarmă sau de a începe să înnebuniți: nu vă temeți, acesta este doar un experiment de gândire. Găurile negre sunt unul dintre cele mai înfricoșătoare fenomene din univers. Greutatea lor enormă îndoi spațiul și timpul - și înțelegerea noastră despre natura lor - până la limită, până la un punct. Găuri negre supermasive pândesc în miezul galaxiilor, înghițind milioane, miliarde de stele.
Ce se va întâmpla dacă o gaură neagră se naște sau este descoperită lângă sistemul nostru solar?
La fel ca în majoritatea întrebărilor ipotetice, diavolul se află în lucrurile mărunte. Cat de aproape? De unde? Ce este masa?
Trebuie remarcat imediat că soarele nostru nu va deveni niciodată o gaură neagră. Acest lucru necesită o masă care este în ordinea mărimii mai mare decât soarele - de 10-15 ori. Apoi va exista un colaps gravitațional, sub influența gravitației, materia se prăbușește literalmente într-un singur punct. Un fenomen similar se află în centrul bombelor de hidrogen și în teoria fuziunii termonucleare reci, cu excepția cazului în care gravitația joacă un rol diferit. Mai mult decât atât, alte stele din galaxiile vecine nu sunt potrivite pentru rolul potențialelor găuri negre. Majoritatea sunt pitici roșii și au o masă de 8-60% din Soarele nostru.
Rămân două opțiuni: fie o gaură neagră apare spontan în vecinătatea noastră, fie vine de nicăieri. Dar primul, în ciuda faptului că a protestat împotriva cercetărilor la Large Hadron Collider, este imposibil (vom explica de ce mai târziu).
În ceea ce privește al doilea, astronomii și astrofizicienii au confirmat existența a aproximativ 2.000 de găuri negre rătăcitoare, dar șansele ca unul dintre ei să ajungă la noi sunt aproape de zero. Și, după cum a subliniat scriitorul Douglas Adams:
„Cosmosul este minunat. Pur și simplu nu vă puteți da seama cât de incredibil și uimitor de mare este. Adică, poate părea un drum lung spre farmacie, dar după standardele de spațiu, acestea sunt semințe.
Video promotional:
Aceasta înseamnă că probabilitatea unui astfel de eveniment este prea interesantă pentru a nu o considera mai apropiată.
Influența găurilor negre asupra spațiului și timpului
Dacă priviți o gaură neagră de la distanță, va arăta ca orice alt obiect masiv. Atâta timp cât este chiar în fața ta, respectă legile mecanicii clasice și legea gravitației universale a lui Newton, care afirmă că atracția dintre două obiecte este proporțională cu masa lor și scade odată cu creșterea distanței. Cu alte cuvinte, nu există nicio diferență gravitațională între R136a1, un pitic „albastru” care cântărește 265 de sori și o gaură neagră de aceeași greutate.
Apropiați-vă de gaura neagră pentru a intra în câmpul gravitațional și veți fi confruntați cu două seturi diferite de reguli. Cu teoria generală a relativității a lui Einstein, care permite găurilor negre să deformeze spațiul și timpul și gravitația extremă, care duce această deformare la extrem.
Dacă doriți să studiați o gaură neagră fără a ieși dintr-o navă stelară, veți descoperi că, cu cât vă apropiați de centrul imensei mase, cu atât mai mult se vor strânge motoarele pentru a vă menține pe o orbită circulară. La început, impulsurile mici din rachetă o vor stabiliza; dar cu cât mergeți mai departe, cu atât va trebui să cheltuiți mai multă energie pentru a nu părăsi orbita. Drept urmare, doar funcționarea continuă a motoarelor rachete te va separa de nimicul care consumă totul.
De îndată ce rămâneți fără combustibil (sau înnebuniți și opriți motoarele), veți traversa orizontul de evenimente al găurii negre, granița din care nici lumina nu se poate întoarce. După aceea, va trebui să răspunzi pentru toate păcatele tale. Nimic nu va opri mișcarea inexorabilă către singularitate - miezul spațiului și timpului infinit comprimat, unde fizica, așa cum o cunoaștem, se înfășoară într-o minge și se plânge.
Timpul va încetini pe măsură ce progresați. Foarte mult. Din punctul tău de vedere, nimic nu se va schimba, dar prietenii tăi care urmăresc trucul tău vor vedea ca un fulger neclar. Dar numai spre orizontul evenimentelor - lumina nu trece dincolo de ea, ceea ce înseamnă că nimeni nu te poate vedea. Crima perfectă, nu-i așa?
Distorsiunile gravitaționale sunt suficient de frecvente, dar prea slabe pentru a fi observate. De exemplu, pe Pământ, după ce ai trăit un miliard de ani la nivelul mării, vei fi cu o secundă mai tânăr decât colegul tău care a trăit în vârful Everestului. Se spune că timpul se teme de piramide, dar trebuie să petreceți prea mult timp sprijinindu-vă obrazul de ea pentru a simți încetinirea timpului la Paris.
Timpul se învârte într-o gaură neagră. Când spunem că căderea într-o singularitate nu poate fi evitată, aceasta înseamnă nu numai acțiunea inexorabilă a gravitației sau distorsiunea spațiului. Timpul într-o gaură neagră se micșorează până la punctul în care calea către singularitate devine literalmente viitorul tău. A scăpa de singularitate va fi ca și cum ai încerca să oprești timpul.
Vrei să știi ce se va întâmpla în sistemul nostru solar dacă reușește să intre într-o astfel de vâlvă de forțe? Citește mai departe.
Ziua Judecatii
Să presupunem că o gaură neagră este prinsă într-un sistem binar care îmbrățișează o stea care este pe cale să devină supernova. Dintr-o dată se întâmplă, gigantul gravitațional trage în direcția noastră cu o viteză de zeci și sute de kilometri pe secundă. De unde știm despre asta?
Răspunsul este simplu: nu vom ști până nu se ciocnește cu ceva, deoarece gravitația masivă a găurilor negre nici măcar nu eliberează lumină. Deci, în loc să încercăm să găsim piper negru pe un covor negru, să ne uităm la câteva moduri care ne vor ajuta să identificăm direct o gaură neagră.
În primul rând, materia ruptă de gaura neagră va emite radiații pe măsură ce discul de acumulare se rotește. Spațiul din jur va străluci ca un colier de felinare de Anul Nou purtate de o pisică (fantezie ciudată, dar așa să fie).
În al doilea rând, distorsiunea spațiului din jurul găurilor negre poate fi detectată prin metode terestre. Aceasta este lentila gravitațională așa cum a prezis teoria generală a relativității a lui Einstein. Efectul se manifestă lângă obiecte masive și este înregistrat de astronomi.
Dar chiar și în condiții ideale, găsirea unei găuri negre în acest fel va fi mai dificilă decât găsirea puricilor pe un câine pătat noaptea cu binoclu. Cu un plasture pentru ochi. Pentru o lentilă gravitațională de succes, trebuie să treacă o gaură neagră între noi și stea. Și după aceea trebuie să avem noroc.
În plus, o gaură neagră se poate face simțită dacă interacționează gravitațional cu obiecte cerești precum planete, stele, asteroizi și comete, ceea ce ne aduce din nou la întrebarea cheie: cât de aproape va fi situată gaura noastră neagră ipotetică, amplasată în cartier?
Desigur, cu cât este mai aproape, cu atât este mai periculos. Pe măsură ce orbitele planetelor și ale lunilor se apropie, ei vor dansa salsa ca o vrabie prinsă în pânza de păianjen, trăgând orbite strâmbe și perturbând ordinea pe care au încercat să o pună la punct încă de pe vremea lui Nicolaus Copernic.
Aici, pe Pământ, fluxul și refluxul și culoarea cerului s-ar schimba. Dacă gravitația, așa cum a ordonat Zhirinovsky, deplasează orbita planetei mai departe de Soare, o apropie, o face mai eliptică, în cel mai bun caz vom suferi schimbări de temperatură și ciudățenii cu anotimpurile. În cel mai rău caz (în afară de a deveni parte a unei găuri negre), Pământul poate cădea în Soare sau poate face o călătorie lungă în adâncurile spațiului, condamnându-ne pe toți la moarte rece.
Celebrul astrofizician Neil de Grasse Tyson a exprimat odată succint problemele care ar apărea dacă un „musafir negru” începe în apropiere:
„Dacă vizităm o gaură neagră, sistemul solar va avea o zi proastă”.
Ei bine, să nu ne mutăm de la picior la picior în fața orizontului evenimentului și să ne scufundăm în cele din urmă.
Contact: vești bune și rele
Există un cuvânt din șase litere în limba rusă care ar descrie cel mai bine ceea ce ne așteaptă. Să-i spunem doar doom. Oamenii de știință au învățat să se împartă la zero și am ajuns într-o gaură neagră. Nici Bruce Willis cu un curajos echipaj petrolier, instruit special în Chițabinsk, nu ne-ar fi salvat.
Dacă ar apărea o gaură neagră în vecinătatea lui Neptun, am simți-o imediat. Oamenii de știință cunosc atât de bine orbita lui Neptun încât pot detecta chiar o abatere de 1 arc secundă (o unitate de măsură unghiulară). O gaură neagră obișnuită cu o masă de zece sori, care zboară la o viteză de 300 km / s, s-ar oferi încă o zecime dintr-un an lumină.
Și iată ultima veste bună: o gaură neagră de această dimensiune ne va oferi cel puțin 100 de ani pentru a finaliza afacerile noastre pământești. Poate că un pericol de această amploare va pune capăt tuturor războaielor pământești sau va începe unul mondial. Poate că omenirea va avea timp să se distrugă singură, de îndată ce va afla că peste o sută de ani - totul, kaput. Nu contează încă. Dacă gaura se mișcă mai încet, timpul de așteptare fatal va crește de zece ori. Și atunci ar trebui să existe suficient timp pentru a construi o arcă sau pentru a colecta o valiză planetară cu lucruri.
Când se apropie de Neptun, moartea neagră îl scoate pe gigantul gazos din orbită. Planeta începe să se comporte ciudat: pe măsură ce se îndepărtează de noi, are loc o deplasare spre roșu - lungimea de undă a radiației sale, inclusiv lumina, intră în spectrul roșu. De îndată ce Neptun se află în spatele găurii negre, lentila gravitațională este trasă peste sfera neagră și curge în jurul ei. Când planeta apare din nou, deja în fața noastră, culorile sale suferă o schimbare albastră - lungimea de undă merge la acest capăt al spectrului.
De regulă, schimbarea roșu și albastru este o consecință a îndepărtării sau apropierii unui obiect stelar în raport cu noi. Se pare că efectul Doppler în timpul unei plimbări cu ambulanța lângă noi.
În același timp, pe măsură ce gaura neagră „mănâncă” planeta, gazul se va învârti într-o spirală gravitațională, ca zahărul în timpul creării de vată de zahăr. Din punctul nostru de vedere, spirala va intra pentru totdeauna în orizontul evenimentelor. Dar lumina emisă de moartea lui Neptun va fi reflectată din gaura neagră în negativ, ca și coroana solară în timpul unei eclipse.
Cu cât gaura neagră este mai aproape de Pământ, cu atât mai mult se va manifesta efectul de distorsiune care o înconjoară, ca într-o oglindă curbată. Toate telescoapele vor vedea golul doar în centrul găurii negre.
Dacă moartea noastră neagră este o gaură neagră supermasivă, istoria se va sfârși deja - orizontul evenimentelor sale va fi de cinci ori mai mare decât sistemul solar. Dar este plictisitor. Să vedem cum arată unul dintre acești monștri din interior.
Sfârșitul lumii sau prin ochelari
Te urci în gaura de iepure știind că cunoștința ta cu el va fi foarte scurtă. Sperăm că vom avea timp să evaluăm cel puțin interiorul găurii negre. Din fericire pentru noi, dar din păcate pentru sistemul solar, această gaură neagră este supermasivă. Am schimbat regulile, dar dacă nu am făcut-o, s-ar fi încheiat din anumite motive.
Într-o mică gaură neagră - să spunem cu o masă de 30 de soare - forțele mareelor cauzate de o creștere a gravitației ne-ar sfâșia cu mult înainte de a ajunge la orizontul evenimentelor. Dar gravitația se află undeva la un milion de pământuri. Pentru a ne bucura de victorie - la urma urmei, am ajuns la orizontul evenimentelor - nu vom avea nici măcar 0,0001 de secunde.
Într-o gaură neagră supermasivă, cu o masă de 5 milioane de sori, precum cea situată în centrul galaxiei noastre, ne așteaptă o experiență foarte diferită. Orice gaură neagră care a absorbit o masă de peste 30 de mii de sori are forțe de maree cu gravitație mai mică de un Pământ la orizontul evenimentelor. Vom avea 16 secunde să ne uităm în jur (și să schimbăm regulile jocului) înainte de a ajunge la punctul de singularitate. Cu cât este mai multă masă, cu atât mai mult timp.
A cădea prin orizontul evenimentelor este ca a adormi sau a te îndrăgosti: este dificil să determini un punct de plecare pentru când se va întâmpla acest lucru, dar ulterior simțul tău al realității va fi complet diferit. Într-o gaură neagră, veți vedea stele (intră lumina, dar nu invers), dar spațiul din jurul vostru seamănă cu o bulă de săpun.
Ei bine, după ce vei fi zdrobit în neant, te vei regăsi într-un punct de curbură infinită, în care timpul și spațiul pe care îl cunoaștem ajung la sfârșit.
Ilya Khel
