Tankeeksperimenter er gode. Vi kan forestille oss hva som ville skje hvis månen forsvant, og vi mistenker at våre forfedre så et supermassivt svart hull i Melkeveien.
Vi antar at månen ikke alltid var død og kald, og elver og hav rant en gang på Mars. Men vi er i utkanten av galaksen, og sorte hull er nesten ikke-eksisterende for oss.
Hva om en av dem dannet seg i solsystemet? Er dette prinsipielt mulig? Merkelige ting begynte å skje på nattehimmelen. Du, som mange andre, følger nyhetene aktivt.
Presidenten holder tale, han får støtte av astrofysikere, geologer og klimatologer. Han er nervøs, men hyller tradisjonen, deler han nyhetene i "dårlig" og "god". Den gode nyheten: vi er ikke død, planeten er ikke ødelagt, den blir ikke feid inn i verdensrommet og snurret i et tyngdekrafthjul.
De dårlige er "veldig interessante klimaendringer." Å prøve å overleve ved siden av et svart hull er som å flykte fra Titanic - for en kald død i havet.
Før du rekker for alarmsaken eller begynner å bli gal: frykt ikke, dette er bare et tankeeksperiment. Sorte hull er et av de mest skremmende fenomenene i universet.
Deres enorme vekt bøyer rom og tid - og vår forståelse av deres natur - til det ytterste, til et punkt. Supermassive sorte hull (som denne) lurer i kjernene til galakser og svelger opp millioner, milliarder av stjerner.
Den mest nøyaktige skildringen av et svart hull til nå er sett i Interstellar. Faktisk er dette fenomenet mange ganger verre.
Salgsfremmende video:
Du må ordne det i rekkefølge. Hvor nær? Hvor fra? Hva er massen?
Det skal bemerkes med en gang at solen vår aldri vil bli et svart hull. Dette krever en masse som er i størrelsesorden større enn solen - 10-15 ganger. Da vil en gravitasjonskollaps oppstå, og under tyngdekraften kollapser materien bokstavelig talt til ett punkt.
Et lignende fenomen er kjernen i hydrogenbomber og i teorien om kald termonukleær fusjon, med mindre tyngdekraften spiller en annen rolle. Dessuten er andre stjerner i nærliggende galakser ikke egnet for rollen som potensielle sorte hull.
De fleste av dem er røde dverger og har en masse på 8-60% av solen vår. Det gjenstår to alternativer: enten vises et svart hull spontant i nærheten, eller det kommer ingensteds.
Det første ville være mulig hvis all frykten rundt Large Hadron Collider var fornuftig og et svart hull ble skapt kunstig. Men nei, dette er ikke mulig.
Når det gjelder det andre, har astronomer og astrofysikere bekreftet eksistensen av rundt 2000 vandrende sorte hull, men sjansene for at en av dem når oss er nær null. Og som forfatter Douglas Adams påpekte:
Imidlertid er sannsynligheten for at et svart hull dukker opp for en interessant hendelse å passere.
Hva skjer hvis et svart hull blir født eller blir oppdaget i nærheten av solsystemet vårt?
Hvis du ser på et svart hull på avstand, vil det se ut som alle andre massive gjenstander. Så lenge det er rett foran deg, adlyder det lovene i klassisk mekanikk og Newtons lov om universell tyngdekraft, som sier at tiltrekningen mellom to objekter er proporsjonal med deres masse og avtar med økende avstand.
Med andre ord er det ingen gravitasjonsforskjell mellom R136a1, en "blå" dverg som veier 265 soler, og et svart hull med samme vekt. Kom nærmere det sorte hullet for å komme inn i gravitasjonsfeltet, og du blir møtt med to forskjellige sett med regler.
Einsteins teori om generell relativitet, som gjør at sorte hull kan fordreie rom og tid, og ekstrem tyngdekraft, som tar denne skjevingen til det ekstreme. Hvis du vil studere et svart hull uten å komme ut av et romfartøy, vil du oppdage at jo nærmere du kommer midten av den enorme massen, jo mer vil motorene dine anstrenge deg for å holde deg i en sirkulær bane.
Til å begynne med vil små impulser fra raketten stabilisere den; men jo lenger du går, jo mer energi må du bruke for ikke å forlate bane. Som et resultat, er det bare å stoppe driften av rakettmotorene som skiller deg fra det altoppslukende ingenting.
Imidlertid, i filmen "Interstellar" - og dette er verdien av Christopher Nolan og Kip Thorne - ble disse effektene vist overraskende bra. Så snart du har gått tom for drivstoff (eller du plutselig bestemmer deg for å slå av motorene), vil du krysse begivenhetshorisonten for svart hull, hvor grensen ikke engang lyset kan komme tilbake fra.
Etter det må du svare for alle dine synder. Ingenting vil stoppe den ubønnhørlige bevegelsen mot singulariteten - kjernen i uendelig komprimert rom og tid, der fysikken, som vi kjenner den, krøller seg sammen til en ball og hviner.
Tiden vil avta når du går fremover. Veldig mye.
Fra ditt synspunkt vil ingenting endres, men vennene dine ser på trikset ditt vil se noe som uskarpt lyn. Men bare opp til hendelseshorisonten - lyset går ikke lenger enn det, noe som betyr at ingen kan se deg.
Perfekt kriminalitet, er det ikke? Tidenes gravitasjonskurvatur er vanlig nok, men for svak til å bli lagt merke til. På jorden, for eksempel, etter å ha bodd en milliard år på havnivå, vil du være et sekund yngre enn jevnaldrende som bodde på toppen av Everest.
De sier at tiden er redd for pyramidene, men at du må bruke for mye tid på å lene kinnet mot det for å føle at tiden går tregere i Paris. Tiden snurrer rundt i et svart hull.
Når vi sier at det ikke kan unngås å falle inn i en singularitet, betyr det ikke bare den ubønnhørlige tyngdekraften eller romforvrengningen. Tiden i et svart hull krymper til det punktet at veien til singulariteten bokstavelig talt blir din fremtid.
Å slippe unna singulariteten vil være som å prøve å stoppe tiden. Hva vil skje med solsystemet vårt hvis det plutselig opplever vrede fra et svart hull og faller i boblebadet?
La oss si at vi har et svart hull som er fanget i et binært system som klemmer en stjerne som er i ferd med å gå supernova. Plutselig skjer det, skyter gravitasjonsgiganten i vår retning med en hastighet på titalls og hundrevis av kilometer i sekundet.
Hvordan vet vi om dette? Svaret er enkelt: vi vet ikke før det kolliderer med noe, siden den enorme tyngdekraften til svarte hull ikke en gang frigjør lys. Så i stedet for å prøve å finne svart pepper på et svart teppe, la oss se på noen måter som kan hjelpe oss med å identifisere et svart hull direkte.
For det første vil materie revet fra hverandre av det sorte hullet avgi stråling når tilskuddsdisken roterer. Plassen rundt vil glø som et juletre i nattens mørke.
For det andre kan forvrengning av rom rundt svarte hull oppdages ved jordiske metoder. For eksempel ved hjelp av gravitasjonslinser, spådd av Einsteins generelle relativitetsteori.
Effekten manifesterer seg i nærheten av massive gjenstander og er registrert av astronomer. Den samme metoden brukes til å søke etter mørk materie.
Men selv under ideelle forhold vil det være vanskeligere å finne et svart hull på denne måten enn å finne lopper på en flekket hund om natten med kikkert. Med en øyeplaster.
For en vellykket gravitasjonslinsing må et svart hull passere mellom oss og stjernen. Og etter det må vi fortsatt være heldige.
I tillegg kan et svart hull gjøre seg gjeldende hvis det samvirker gravitasjonsmessig med himmelske gjenstander som planeter, stjerner, asteroider og kometer, noe som igjen bringer oss til hovedspørsmålet: hvor nær vil vårt hypotetiske sorte hull, som ligger i nabolaget, være lokalisert? Selvfølgelig, jo nærmere, jo farligere. Når planetenes og månenes baner nærmer seg, vil de danse som en spurve fanget i en edderkoppsvev, dra skjeve baner og forstyrre rekkefølgen de har prøvd å sette sammen siden Nicolaus Copernicus 'tid.
Her på jorden ville ebben og flyten og himmelens farge endre seg. Hvis tyngdekraften, som beordret av Zhirinovsky, flytter planetens bane videre fra Solen, bringer den nærmere, gjør den mer elliptisk, i beste fall vil vi lide av temperaturendringer og oditeter med årstidene.
I verste fall (bortsett fra å bli en del av et svart hull), kan jorden falle ned i solen eller gå på langtur inn i verdensrommet og kaste oss alle til kald død. Den berømte astrofysikeren Neil de Grasse Tyson uttrykte en gang kortfattet problemene som ville oppstå hvis en "svart gjest" starter i nærheten:
Vel, siden vi er dømt, la oss støtte oss og dykke mot singulariteten.
Det er et ord på seks bokstaver på russisk som best beskriver hva som venter oss. La oss bare kalle det håpløshet.
Forskere lærte å dele med null, og vi havnet i et svart hull. Selv Bruce Willis med et modig oljemannskap, spesialutdannet i Chelyabinsk, ville ikke ha reddet oss. Hvis et svart hull dukket opp i nærheten av Neptun, ville vi umiddelbart føle det. Forskere kjenner Neptuns bane så godt at de til og med kan oppdage et avvik på 1 bue sekund (en enhet av vinkelmål). Et vanlig svart hull med en masse på ti soler, som flyr med en hastighet på 300 km / s, ville gi seg ut ytterligere en tiendedel av et lysår.
Og her er det siste gode budskapet: et svart hull i denne størrelsen vil gi oss minst 100 år å fullføre våre jordiske saker. Kanskje en fare i denne størrelsesorden vil avslutte alle jordiske kriger eller starte en global krig.
Kanskje vil menneskeheten ha tid til å ødelegge seg selv på egen hånd, så snart den får vite at om hundre år - alt, kaput. Det har ikke noe enda.
Hvis hullet beveger seg saktere, øker den fatale ventetiden ti ganger. Og da skal det være nok tid til å bygge en ark eller samle en planetarisk koffert med ting. Når den nærmer seg Neptune, trekker svartedauden gassgiganten ut av bane.
Planeten begynner å oppføre seg underlig: når den beveger seg bort fra oss, oppstår en rødforskyvning - bølgelengden til strålingen, inkludert lys, går inn i det røde spekteret. Så snart Neptune er bak det sorte hullet, dras gravitasjonslinsen over den svarte sfæren og flyter rundt den. Når planeten dukker opp igjen, allerede foran oss, gjennomgår fargene et blått skifte - bølgelengden går til denne enden av spekteret.
Rødt og blått skifte er som hovedregel en konsekvens av fjerning eller tilnærming av et stjernestykke i forhold til oss. Ligner på Doppler-effekten. Samtidig som det sorte hullet "spiser" planeten, vil gassen virvle rundt i en gravitasjonsspiral, som sukker under opprettelsen av bomullsgodteri.
Fra vårt synspunkt vil spiralen for alltid gå inn i hendelseshorisonten. Men lyset som ble avgitt av døden til Neptun, vil bli reflektert fra det sorte hullet i det negative, som solcorona under en formørkelse.
Jo nærmere det sorte hullet er jorden, jo mer vil forvrengningseffekten rundt det manifestere seg, som i et buet speil. Alle teleskoper vil bare se tomrommet i midten av det sorte hullet.
Hvis vår svarte død er et supermassivt svart hull, vil historien allerede ende - hendelseshorisonten vil være fem ganger større enn solsystemet. Men det er kjedelig.
La oss ta et mindre eksempel og likevel prøve å finne ut innsiden av dette monsteret.
Vi beveger oss langs kaninhullet, vel vitende om at bekjentskapet ditt med henne vil være veldig kort. Vi håper at vi får tid til i det minste å vurdere det indre av det svarte hullet.
Heldigvis for oss, men dessverre for solsystemet, er dette svarte hullet supermassivt. Vi endret reglene, men hvis vi ikke gjorde det, ville det blitt slutt av en eller annen grunn.
I et lite svart hull - si med en masse på 30 soler - ville tidevannskrefter forårsaket av en økning i tyngdekraften rive oss fra hverandre lenge før vi nådde hendelseshorisonten. Men der er tyngdekraften et sted rundt en million jordarter.
For å glede oss over seieren - vi har tross alt nådd hendelseshorisonten - vi har ikke engang 0,0001 sekunder. En veldig annen opplevelse venter oss i et supermassivt svart hull med en masse på 5 millioner soler, som den i sentrum av galaksen.
Ethvert svart hull som har absorbert en masse på mer enn 30 tusen soler har tidevannskrefter med tyngdekraften mindre enn en jord i hendelseshorisonten. Vi har 16 sekunder på å se oss om (og endre spillereglene) før vi når singularitetspunktet.
Jo mer masse, jo mer tid. Å falle gjennom hendelseshorisonten er som å sovne eller forelske seg: det er vanskelig å bestemme et utgangspunkt for når dette skal skje, men etter det vil din virkelighetsfølelse være helt annerledes.
I et svart hull vil du se stjerner (lys kommer inn, men ikke omvendt), men plassen rundt deg vil ligne en såpeboble. Vel, etter at du er knust til null, vil du finne deg selv i et punkt med uendelig krumning, der tiden og rommet vi vet kommer til en slutt.
Og for å finne ut hvordan fysikk fungerer på dette tidspunktet med uendelig krumning av tid og rom, uendelig masse og tetthet, har vi rett og slett ingen mulighet. Noen ganger ser det ut til at hjertet i et svart hull vil avsløre oss alle verdens hemmeligheter eller reise et uendelig antall spørsmål.
Men dette er bare gjetninger.
