Det har gått flere uker siden rare ting begynte å skje på nattehimmelen. Du, som mange andre, følger aktivt med på nyhetene. Presidenten snakker, han støttes av astrofysikere, geologer og klimatologer. Han er nervøs, men hyller tradisjonen og deler nyhetene i "dårlige" og "gode". Den gode nyheten: vi er ikke døde, planeten blir ikke ødelagt, den blir ikke feid ut i rommet eller spunnet i et tyngdekraftshjul. 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 tar tak i alarmsaken din eller begynner å bli gal: frykt ikke, dette er bare et tankeeksperiment. Svarte hull er et av de mest skremmende fenomenene i universet. Deres enorme vekt bøyer tid og tid - og vår forståelse av deres natur - til det ytterste, til ett punkt. Supermassive sorte hull lurer i kjernene til galakser, og dekker millioner, milliarder stjerner.
Hva vil skje hvis det blir født et svart hull eller blir oppdaget i nærheten av solsystemet vårt?
Som med de fleste hypotetiske spørsmål, er djevelen i de små tingene. Hvor nær? Hvor fra? Hva er massen?
Det skal bemerkes med en gang at solen vår aldri blir et svart hull. Dette krever en masse som er i størrelsesorden større enn solen - 10-15 ganger. Så vil det være et gravitasjonskollaps, under påvirkning av tyngdekraften, materie bokstavelig talt kollapser til ett punkt. Et lignende fenomen er kjernen i hydrogenbomber og i teorien om kald termonuklear fusjon, med mindre tyngdekraften spiller en annen rolle. Videre 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.
To alternativer gjenstår: enten vises et svart hull spontant i vår nærhet, eller det kommer fra ingensteds. Men den første, til tross for å protestere mot forskning på Large Hadron Collider, er umulig (vi forklarer hvorfor senere).
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:
“Kosmos er flott. Du kan ganske enkelt ikke innse hvor utrolig og imponerende han er. Jeg mener, det kan virke som en lang vei til apoteket, men etter romstandardene er dette frø."
Kampanjevideo:
Dette betyr at sannsynligheten for en slik hendelse er for interessant til ikke å vurdere den nærmere.
Innflytelse av sorte hull på rom og tid
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, overholder det lovene til klassisk mekanikk og Newtons lov om universell tyngdekraft, som sier at tiltrekningen mellom to objekter er proporsjonal med massen og avtar med økende avstand. Det er med andre ord 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 tyngdefeltet, og du vil bli møtt med to forskjellige sett med regler. Einsteins generelle relativitetsteori, som lar sorte hull bøye rom og tid, og ekstrem tyngdekraft, som tar denne krumningen til det ekstreme.
Hvis du vil utforske et svart hull uten å komme deg ut av et stjerneskip, vil du oppdage at jo nærmere sentrum av massiv masse du kommer, desto mer vil motorene dine anstrenge deg for å holde deg i en sirkelbane. Først vil små impulser fra raketten stabilisere den; men jo lenger du går, jo mer energi må du bruke for ikke å gå ut av bane. Som et resultat, er det bare non-stop-drift av rakettmotorene som vil skille deg fra det altoppslukende ingenting.
Så snart du går tom for drivstoff (eller du blir gal og slår av motorene), vil du krysse hendelseshorisonten til det svarte hullet, grensen som ikke engang lys 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 fysikk, som vi kjenner det, krøller seg sammen til en ball og sutrer.
Tiden vil avta når du utvikler deg. Veldig mye. Fra ditt synspunkt vil ingenting forandre seg, men vennene dine som ser på trikset ditt, vil se ut som uklare lyn. Men bare til begivenhetshorisonten - lyset går ikke utover det, noe som betyr at ingen kan se deg. Perfekt kriminalitet, ikke sant?
Gravitasjonstidsforskjeller er vanlige nok, men for svake til å bli lagt merke til. På jorden, for eksempel, etter å ha levd en milliard år på havnivå, vil du være ett sekund yngre enn jevnaldrende som bodde på toppen av Everest. De sier at tiden er redd for pyramidene, men du må bruke for mye tid på å lene kinnet mot det for å kjenne at tiden går ned i Paris.
Tiden snurrer rundt i et svart hull. Når vi sier at å falle i en singularitet ikke kan unngås, betyr det ikke bare den uforgjengelige virkningen av tyngdekraften eller forvrengning av rommet. Tiden i et svart hull krymper til det punktet at veien til singulariteten bokstavelig talt blir din fremtid. Å unnslippe singulariteten vil være som å prøve å stoppe tiden.
Vil du vite hva som vil skje i solsystemet vårt hvis det klarer å komme inn i en slik malstrøm? Les videre.
Dommedag
Anta at et svart hull er fanget i et binært system som klemmer en stjerne som er i ferd med å bli supernova. Plutselig skjer det, gravitasjonskjempen skyter i vår retning med en hastighet på titalls og hundrevis av kilometer per sekund. Hvordan vet vi om dette?
Svaret er enkelt: vi vet ikke før det kolliderer med noe, siden massen av svarte hull ikke engang frigjør lys. Så i stedet for å prøve å finne sort pepper på et svart teppe, la oss se på noen måter som vil hjelpe oss med å identifisere et svart hull direkte.
For det første vil materie som er revet fra hverandre av det svarte hullet, avgi stråling når tilførselsskiven roterer. Rommet rundt vil gløde som et halskjede laget av nyttårslykter som bæres av en katt (merkelig fantasi, men så blir det).
For det andre kan forvrengning av rommet rundt sorte hull påvises ved hjelp av jordbaserte metoder. Dette er gravitasjonslinser spådd av Einsteins generelle relativitetsteori. Effekten manifesterer seg nær massive gjenstander og blir registrert av astronomer.
Men selv under ideelle forhold vil det være vanskeligere å finne et svart hull på denne måten enn å finne lopper på en flekkete hund om natten med kikkert. Med et øyelapp. 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 samhandler gravitasjonelt med himmelobjekter som planeter, stjerner, asteroider og kometer, noe som igjen fører oss til nøkkelspørsmålet: hvor nær vil vårt hypotetiske sorte hull, som ligger i nabolaget, bli plassert?
Selvfølgelig, jo nærmere, jo farligere. Når banene til planetene og månene nærmer seg, vil de danse salsa som en spurv som er fanget i et edderkoppnett, trekke kroke baner og forstyrre rekkefølgen de har prøvd å sette sammen siden Nicolaus Copernicus.
Her på jorden ville ebbe og flyt og himmelens farge endre seg. Hvis tyngdekraften, som beordret av Zhirinovsky, beveger planetens bane lenger fra solen, bringer den nærmere, gjør den mer elliptisk, i beste fall, vil vi lide av temperaturendringer og underligheter med årstidene. I verste fall (bortsett fra å bli en del av et svart hull), kan jorden falle i solen eller gå på en lang reise inn i dypet av rommet og dømme oss alle til kald død.
Den berømte astrofysikeren Neil de Grasse Tyson ga en gang kortfattet uttrykk for problemene som ville oppstå hvis en "svart gjest" starter i nærheten:
"Hvis vi besøker et svart hull, vil solsystemet ha en dårlig dag."
Vel, la oss ikke skifte fra fot til fot foran begivenhetshorisonten og dykke til slutt.
Kontakt: gode og dårlige nyheter
Det er et ord på seks bokstaver på russisk som best beskriver hva som venter oss. La oss bare kalle det undergang. Forskere lærte å dele med null, og vi havnet i et svart hull. Selv Bruce Willis med et modig mannskap av oljearbeidere, spesialutdannet i Chelyabinsk, ville ikke ha reddet oss.
Hvis det dukket opp et svart hull i nærheten av Neptun, ville vi umiddelbart kjenne det. Forskere kjenner Neptuns bane så godt at de til og med kan oppdage en avvik på 1 buesekund (en måleenhet). Et vanlig svart hull med en masse på ti soler, som flyr med en hastighet på 300 km / s, vil gi seg ut enda en tidel av et lysår.
Og her er den siste gode nyheten: et svart hull i denne størrelsen vil gi oss minst 100 år å fullføre våre jordiske forhold. Kanskje en fare av denne størrelsen vil avslutte alle jordiske kriger eller starte en global. Kanskje vil menneskeheten ha tid til å ødelegge seg selv, så snart den lærer det om hundre år - alt, kaput. Det spiller ingen rolle ennå. Hvis hullet beveger seg saktere, vil den fatale ventetiden tidoble seg. Og så skulle det være nok tid til å bygge en ark eller samle en planetkoffert med ting.
Når det nærmer seg Neptun, trekker den svarte døden gassgiganten ut av bane. Planeten begynner å oppføre seg underlig: når den beveger seg vekk fra oss, oppstår en rød forskyvning - bølgelengden til dens stråling, inkludert lys, går inn i det røde spekteret. Så snart Neptun er bak det sorte hullet, trekkes gravitasjonslinsen over den svarte sfæren og flyter rundt den. Når planeten dukker opp igjen, allerede foran oss, gjennomgår fargene et blått skift - bølgelengden går til denne enden av spekteret.
Rød og blå forskyvning er som regel en konsekvens av fjerning eller tilnærming av et stjernegjenstand i forhold til oss. Det ser ut som Doppler-effekten under en ambulansetur i nærheten av oss.
Samtidig som det sorte hullet "spiser" planeten, vil gassen vri seg inn i en gravitasjonsspiral, som sukker under dannelsen av sukkerspinn. Fra vårt synspunkt vil spiralen for alltid gå inn i begivenhetshorisonten. Men lyset som sendes ut av Neptuns død vil reflekteres fra det svarte hullet negativt, som solkoronaen under en formørkelse.
Jo nærmere det sorte hullet er på jorden, jo mer vil forvrengningseffekten rundt den manifestere seg, som i et buet speil. Alle teleskoper vil bare se tomrommet i midten av det svarte hullet.
Hvis vår svarte død er et supermassivt svart hull, vil historien allerede slutte - begivenhetshorisonten vil være fem ganger større enn solsystemet. Men dette er kjedelig. La oss se hvordan en av disse monstrene ser ut fra innsiden.
Verdens ende, eller gjennom glasset
Du klatrer opp i kaninhullet og vet at bekjentskapet med ham vil være veldig kort. Vi håper at vi får tid til i det minste å vurdere det indre av det sorte hullet. Heldigvis for oss, men dessverre for solsystemet, er dette sorte hullet supermassivt. Vi endret reglene, men hvis vi ikke gjorde det, ville det ha endt 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 begivenhetshorisonten. Men der er tyngdekraften rundt en million jordarter. For å nyte seieren - når alt kommer til alt, har vi nådd begivenhetshorisonten - vil vi ikke ha engang 0,0001 sekunder.
I et supermassivt svart hull med en masse på 5 millioner soler, som den som ligger i sentrum av galaksen, venter en helt annen opplevelse på oss. Ethvert svart hull som har absorbert en masse på mer enn 30 tusen soler, har tidevannskrefter med tyngdekraften mindre enn en jord i begivenhetshorisonten. Vi har 16 sekunder til å se oss rundt (og endre spillereglene) før vi når singularitetspunktet. Jo mer masse, jo mer tid.
Å falle gjennom begivenhetshorisonten er som å sovne eller bli forelsket: det er vanskelig å bestemme et utgangspunkt for når dette vil skje, men etterpå vil din følelse av virkeligheten være en helt annen. I et svart hull vil du se stjerner (lys kommer inn, men ikke omvendt), men rommet rundt deg vil ligne en såpeboble.
Vel, etter at du er knust til intet, vil du finne deg selv i et punkt med uendelig krumning, hvor tiden og rommet vi kjenner tar slutt.
Ilya Khel
