Sorte hull er kanskje de mest mystiske gjenstandene i universet. De er så tette at tyngdekraften ikke lar noe, ikke engang lys, forlate det sorte hullet. Fysikere har oppdaget mange sorte hull, alt fra små til supermassive, som veier inn solens millioner eller milliarder. En viktig egenskap ved hendelseshorisonten - at lys ikke kan krysse det - skaper en grense i rommet: når du først har krysset den, er du dømt til å være i en singularitet. Men hva vil du se falle ned i et svart hull? Vil lysene slukke eller bli? Fysikere vet svaret, og du vil elske det.
I sentrum av vår egen galakse så vi stjerner bevege seg rundt et sentralt punkt med masse 4 millioner solmasser, uten å avgi lys. Dette objektet, Skytten A *, er en klar svart hullkandidat som vi kan bestemme direkte ved å måle stjerner i dens bane.
Men det er noen veldig rare ting som skjer når du kommer nærmere horisonten til et svart hull, og de blir enda mer rart når du krysser det. Det er en grunn til at du, når du har overvunnet denne usynlige barrieren, aldri vil kunne forlate den. Og det har ikke noe å si hvilken klasse av svart hull som sugde deg inn, hvilket romskip prøver å ta deg derfra, eller noe annet. Generell relativitet er en stor avtale, spesielt når det gjelder sorte hull. Årsaken har å gjøre med Einsteins største prestasjon: det har å gjøre med HVORDAN et svart hull bøyer seg i mellomtiden.
Når du er veldig langt fra det svarte hullet, er romets stoff mindre krummet. Faktisk, når du er veldig langt fra et svart hull, kan tyngdekraften ikke skilles fra andre masser, det være seg en nøytronstjerne, en vanlig stjerne eller bare en diffus sky av gass. Romtid kan være krum, men alt du kan fortelle langveis fra er tilstedeværelsen av masse, uten data om fordelingen av denne massen. Men hvis du ser med egne øyne, så i stedet for en sky av gass, en stjerne eller en nøytronstjerne, vil det være en absolutt svart sfære i sentrum som ikke avgir noe lys.
Denne sfæriske regionen, kjent som hendelseshorisonten, er ikke noe fysisk, men snarere et område med rom av en viss størrelse som lys ikke kan unnslippe fra. Man vil anta at avstanden på det sorte hullet ser ut til å være det det egentlig er. Med andre ord, hvis du kommer nær et svart hull, vil det se ut som et helt svart hull på bakgrunnen av rommet, langs kantene som lyset er forvrengt.
For et svart hull med jordens masse, vil denne sfære være liten: omtrent 1 centimeter i radius; og for et svart hull med solmasse, vil denne sfære være omtrent 3 kilometer i radius. Hvis du skalerer massen (og størrelsen) til et supermassivt svart hull - som det i sentrum av galaksen vår - får du størrelsen på en planetarisk bane eller en gigantisk rød stjerne som Betelgeuse.
Hva skjer når du kommer nærme og til slutt faller inn i et svart hull?
Salgsfremmende video:
På avstand vil geometrien til det du ser oppfylle dine forventninger og beregninger. Men når du går videre i ditt perfekt konstruerte og uforgjengelige romskip, vil du begynne å merke noe rart når du nærmer deg det sorte hullet. Hvis du deler avstanden mellom deg og stjernen i to, ser det ut til at vinkelen på stjernen er dobbelt så stor. Hvis du forkorter avstanden til et kvarter, vil den være fire ganger større. Men sorte hull er forskjellige.
I motsetning til alle andre objekter du er vant til, jo nærmere de virker, jo større de ser ut, vokser det sorte hullet i størrelse mye raskere, takket være den utrolige krumningen i rommet.
Fra vårt syn på Jorden vil et svart hull i det galaktiske sentrum virke bittelitt, og dets radius er målt i mikrobue-sekunder. Men sammenlignet med den naive radius som du beregner i generell relativitet, vil den virke 150% større på grunn av romets krumning. Hvis du kommer nær den, når hendelseshorisonten er på størrelse med fullmåne på himmelen, vil den være fire ganger større enn det. Årsaken er selvfølgelig at romtid bøyer seg mer og mer når du kommer nærmere det svarte hullet.
Motsatt vokser det observerte området av det svarte hullet mer og mer; når du er innenfor flere Schwarzschild-radier fra det, vil det sorte hullet vokse til en slik størrelse at det vil skjule nesten hele utsikten til skipet. Vanlige geometriske objekter oppfører seg ikke på denne måten.
Når du nærmer deg den innerste stabile sirkulære bane - som er 150% av radiusen til hendelseshorisonten - vil du merke at utsikten til skipet ditt blir helt svart. Når du har krysset denne nøyaktig, selv bak deg, begynner alt å stupe ut i mørket. Igjen, dette har å gjøre med hvordan lysets baner fra forskjellige punkter beveger seg i denne svært buede romtiden.
På dette tidspunktet, hvis du ikke har krysset hendelseshorisonten, kan du fremdeles forlate. Hvis du bruker tilstrekkelig akselerasjon vekk fra hendelseshorisonten, kan du forlate dens tyngdekraft og gå tilbake til trygg romtid bort fra det sorte hullet. Tyngdekraftssensorene dine vil fortelle deg hvor den nedadgående gradienten mot sentrum viker for et fly der stjernelys kan sees.
Men hvis du fortsetter å falle mot hendelseshorisonten, vil du etter hvert se stjernelyset krympe til et bittelitt punkt bak deg og endre farge til blått på grunn av gravitasjonsblått skifte. I siste øyeblikk, når du krysser hendelseshorisonten, vil dette punktet bli rødt, hvitt og deretter blått når den kosmiske mikrobølgeovnen og radiobølgebakgrunnen skifter inn i det synlige spekteret.
Og så … blir det mørke. Ingenting. Fra begivenhetshorisonten kan ikke noe lys fra det ytre universet nå skipet ditt. Nå vil du tenke på de kraftige motorene på skipet ditt og tenke på hvordan du kan flykte fra denne fellen med deres hjelp. Du vil huske i hvilken retning singulariteten lå, og prøve å bestemme gravitasjonsgradienten mot den. Dette forutsatt at det ikke er noen annen sak eller lys bak eller foran deg.
Overraskende nok, selv om mye lys faller utenfor hendelseshorisonten med deg - du vil se "halvparten" av det synlige universet - vil du også ha gravitasjonssensorer om bord. Og så snart du krysser hendelseshorisonten, med eller uten lys, vil noe rart skje.
Sensorene dine vil fortelle deg at gravitasjonsgradienten som går mot singulariteten vil være overalt, i alle retninger. Selv i motsatt retning av singulariteten.
Hvordan er dette mulig?
Og sånn fordi du er utenfor hendelseshorisonten, akkurat der. Enhver lysstråle som du utstråler nå, vil gå mot singulariteten; du er for dypt inne i det sorte hullet til at det kan gå noen andre steder.
Hvor lang tid tar det etter å ha krysset horisonten i et supermassivt svart hull å være i sentrum? Tro det eller ei, selv om hendelseshorisonten kan være en lys time i diameter i vår referanseramme, tar det bare omtrent 20 sekunder å nå singulariteten. Svært buet plass er en skummel ting.
Det verste er at enhver akselerasjon vil bringe deg nærmere singulariteten enda raskere. Det er umulig å øke overlevelsestiden på dette stadiet. Singulariteten eksisterer i alle retninger, uansett hvor du ser. Motstand er nytteløst.
Ilya Khel
