Når en gjenstand kommer inn i et svart hull, kan den ikke lenger forlate den. Uansett hvor mye energi du har, kan du aldri bevege deg raskere enn lysets hastighet og krysse begivenhetshorisonten innenfra. Men hva om du prøver å lure denne lille regelen og kaste et lite objekt inn i begivenhetshorisonten og knytte den til en mer massiv en som kan forlate horisonten? Er det mulig å få noe ut av det sorte hullet på en eller annen måte? Fysikkens lover er strenge, men de må svare på spørsmålet, er det mulig eller ikke. Ethan Siegel fra Medium.com foreslår at vi finner ut av det.
Et svart hull er ikke bare en supertett og supermassiv singularitet der rommet er buet så sterkt at alt som kommer inn ikke lenger kan komme seg ut. Selv om det vanligvis er det vi tenker på som et svart hull - for å være nøyaktig - en region av rommet rundt disse objektene som ingen form for materie eller energi - og ikke engang lyset selv - kan unnslippe. Dette er ikke så eksotisk som man skulle tro. Tar du solen som den er, og klemmer den i en radius på flere kilometer, får du nesten et svart hull. Og selv om solen vår ikke er truet med en slik overgang, er det stjerner i universet som etterlater disse mystiske gjenstandene.
De mest massive stjernene i universet - stjerner på tjue, førti, hundre eller til og med 260 solmasser - er de blåeste, heteste og lyseste objektene. De brenner også ut kjernefysisk drivstoff i dybden raskere enn andre stjerner: i løpet av en eller to millioner år i stedet for mange milliarder som solen. Når disse indre kjernene går tom for kjernefysisk drivstoff, blir de gisler for de mektigste gravitasjonskreftene: så kraftige at de, i fravær av det utrolige kjernefusjonspresset som de er imot, rett og slett kollapser. I beste fall får kjerner og elektroner så mye energi at de smelter sammen til en masse nevroner som er koblet sammen. Hvis denne kjernen er mer massiv enn noen få soler, vil disse nøytronene være tette og massive nok til å kollapse i et svart hull.
Så husk at minimumsmassen for et svart hull er flere solmasser. Sorte hull kan vokse fra mye større masser, smelte sammen, fortære materie og energi og sive inn i sentrum av galakser. En gjenstand ble funnet i sentrum av Melkeveien som er fire millioner ganger solens masse. Individuelle stjerner kan identifiseres i sin bane, men det sendes ikke noe lys med bølgelengde.
Andre galakser har enda mer massive sorte hull, hvis masser er tusenvis av ganger større enn våre egne, og det er ingen teoretisk øvre grense for høyden. Men det er to interessante egenskaper ved sorte hull som kan føre oss til svaret på spørsmålet som ble stilt helt i begynnelsen: er det mulig å trekke noe "i bånd"? Den første eiendommen er relatert til hva som skjer med rommet når det svarte hullet vokser. Prinsippet om et svart hull er slik at ingen gjenstander kan unnslippe fra dens gravitasjonsattraksjon i området av rommet, uansett hvor akselerert, selv beveger seg med lysets hastighet. Grensen mellom hvor et objekt kan forlate det svarte hullet og der det ikke kan kalles hendelseshorisonten. Hvert svart hull har det.
Overraskende nok er krumningen i rommet mye mindre i begivenhetshorisonten nær de mest massive sorte hullene og øker i mindre massive. Tenk på dette: Hvis du skulle "stå" i begivenhetshorisonten med høyre fot på kanten og hodet tilbake 1,6 meter fra singulariteten, ville kraft strekke kroppen din - en prosess som kalles spaghettifisering. Hvis dette sorte hullet var det samme som i sentrum av galaksen vår, ville strekkraften bare være 0,1% av gravitasjonskraften på jorden, mens hvis jorden selv ble til et svart hull, og du sto på den, ville strekkraften være 1020 ganger jordens tyngdekraft.
Kampanjevideo:
Hvis disse strekkreftene er små i utkanten av begivenhetshorisonten, vil de ikke være mye større inne i begivenhetshorisonten, noe som betyr - gitt de elektromagnetiske kreftene som holder faste gjenstander sammen - kanskje vi kan gjøre vårt: kaste objektet inn i begivenhetshorisonten og nesten umiddelbart ta ut. Kan du gjøre dette? For å forstå, la oss se på hva som skjer helt på grensen mellom en nøytronstjerne og et svart hull.
Tenk deg at du har en ekstremt tett ball av nøytroner, men en foton på overflaten kan fortsatt flykte ut i rommet og ikke nødvendigvis komme tilbake til en nøytronstjerne. La oss nå plassere en ny nevron på overflaten. Plutselig tåler ikke kjernen lenger tyngdekollaps. Men i stedet for å tenke på hva som skjer på overflaten, la oss tenke på hva som skjer inne, der det dannes et svart hull. Tenk deg et enkelt nøytron som består av kvarker og gluoner, og forestill deg hvordan gluoner trenger å bevege seg fra en kvark til en annen i et nøytron for at styrkeutvekslingen skal finne sted.
Nå er en av disse kvarkene nærmere singulariteten i midten av det svarte hullet, og den andre er lenger unna. For at utvekslingen av krefter skal finne sted - og for at nøytronet skal være stabilt - må gluonet i et bestemt øyeblikk passere fra nærkvarken til det fjerne. Men dette er umulig selv med lysets hastighet (og gluoner har ingen masse). All nullgeodesikk, eller banen til et objekt som beveger seg med lysets hastighet, vil resultere i en unikhet i midten av det svarte hullet. Videre vil de aldri gå lenger fra sorte hulls singularitet enn i øyeblikket for utkasting. Dette er grunnen til at et nøytron inne i det svarte hullets begivenhetshorisont må kollapse og bli en del av en unikhet i sentrum.
Så la oss gå tilbake til seleeksemplet: du tok en liten masse, bundet den til et større fartøy; skipet er utenfor begivenhetshorisonten og massen er under vann. Når en partikkel krysser begivenhetshorisonten, kan den ikke forlate den igjen - ikke en partikkel, ikke engang lys. Men fotoner og gluoner er fortsatt partiklene vi trenger for å utveksle krefter mellom partikler som er utenfor begivenhetshorisonten, og de kan heller ikke gå noe sted.
Dette betyr ikke nødvendigvis at kabelen går i stykker; heller vil singulariteten trekke på hele skipet. Selvfølgelig vil tidevannskrefter under visse forhold ikke rive deg fra hverandre, men oppnåelsen av singulariteten vil være uunngåelig. Den utrolige tyngdekraften og det faktum at alle partikler av alle masser, energier og hastigheter ikke har noe annet valg enn å reise til singulariteten er det som vil finne sted.
Derfor har de dessverre ennå ikke funnet en vei ut av det sorte hullet etter å ha krysset begivenhetshorisonten. Du kan redusere tap og kutte av det som allerede har kommet inn, eller holde kontakten og drukne. Valget er opp til deg.
Ilya Khel
