Több hét telt el azóta, hogy furcsa dolgok kezdtek történni az éjszakai égbolton. Te, mint sok más, aktívan követed a híreket. Az elnök beszél, őt asztrofizikusok, geológusok és klimatológusok támogatják. Ideges, de tisztelegve a hagyományok iránt, a híreket rosszra és jóra osztja. Jó hír: nem vagyunk halottak, a bolygó nem pusztul el, nem söpörhető be az űrbe, és nem forog egy gravitációs kerék. A rosszak "nagyon érdekes klímaváltozások". Ha megpróbál túlélni egy fekete lyuk mellett, az olyan, mint a Titanic elől menekülni - hideg halálért az óceánban.
Mielőtt a riasztás után nyúlna, vagy megőrülne: ne féljen, ez csak egy gondolatkísérlet. A fekete lyukak az univerzum egyik legfélelmetesebb jelensége. Hatalmas súlyuk a határt és az egy pontig hajlítja a teret és az időt - és természetünk megértését. Szupermasszív fekete lyukak rejtőznek a galaxisok magjaiban, amelyek milliókat, milliárd csillagokat nyelnek el.
Mi fog történni, ha fekete lyuk születik vagy fedeznek fel naprendszerünk közelében?
Mint a legtöbb hipotetikus kérdésnél, az ördög is az apróságokban rejlik. Milyen közel? Honnan? Mekkora a tömeg?
Rögtön meg kell jegyezni, hogy a napunk soha nem lesz fekete lyuk. Ehhez olyan tömegre van szükség, amely nagyságrendileg nagyobb, mint a nap - 10-15-ször. Ezután gravitációs összeomlás következik be, a gravitáció hatására az anyag szó szerint egyetlen pontra omlik össze. Hasonló jelenség áll a hidrogénbombák középpontjában és a hideg termonukleáris fúzió elméletében, hacsak a gravitáció nem játszik más szerepet. Ráadásul a szomszédos galaxisok más csillagai nem alkalmasak a potenciális fekete lyukak szerepére. Legtöbbjük vörös törpe, tömegük a Napunk 8-60% -a.
Két lehetőség marad: vagy spontán módon megjelenik egy fekete lyuk a közelünkben, vagy a semmiből származik. Az első azonban annak ellenére, hogy tiltakozik a nagy hadronütköző kutatása ellen, lehetetlen (később megmagyarázzuk, miért).
Ami a másodikat illeti, a csillagászok és asztrofizikusok megerősítették körülbelül 2000 vándor fekete lyuk létezését, de annak esélye, hogy egyikük hozzánk érjen, közel nulla. És ahogy Douglas Adams író rámutatott:
„A kozmosz nagyszerű. Egyszerűen nem tudja felismerni, milyen hihetetlenül és észbontóan nagy. Úgy értem, hosszú útnak tűnhet a gyógyszertárig, de a tér mércéje szerint ezek magok."
Promóciós videó:
Ez azt jelenti, hogy egy ilyen esemény valószínűsége túl érdekes ahhoz, hogy ne tekintsük közelebbinek.
A fekete lyukak hatása a térre és az időre
Ha a fekete lyukat távolról nézi, akkor az olyan lesz, mint bármely más masszív tárgy. Amíg közvetlenül előtted áll, betartja a klasszikus mechanika törvényeit és Newton univerzális gravitációs törvényét, amely kimondja, hogy a két objektum közötti vonzerő arányos a tömegével, és a távolság növekedésével csökken. Más szavakkal, nincs gravitációs különbség az R136a1, a "kék" törpe, súlya 265 nap, és az azonos súlyú fekete lyuk között.
Közelebb kerüljön a fekete lyukhoz, hogy bekerüljön a gravitációs mezőjébe, és két különböző szabályrendszerrel kell szembenéznie. Einstein általános relativitáselmélete, amely lehetővé teszi a fekete lyukak tér és idő meghajlítását, valamint a rendkívüli gravitáció, amely a görbületet a végletekig viszi.
Ha egy fekete lyukat akar felfedezni anélkül, hogy kijutna egy csillaghajóról, akkor azt tapasztalja, hogy minél közelebb kerül a tömeg tömegközéppontjához, annál jobban megterhelik motorjait, hogy körpályán tarthassanak. Eleinte a rakéta kis impulzusai stabilizálják; de minél tovább halad, annál több energiát kell elköltenie ahhoz, hogy ne hagyja el a pályát. Ennek eredményeként csak a rakétamotorok non-stop működése választja el a mindent elárasztó semmitől.
Amint elfogy az üzemanyag (nos, vagy megőrülsz és lekapcsolod a motorokat), átléped a fekete lyuk eseményhorizontját, azon a határon, ahonnan még a fény sem térhet vissza. Ezt követően minden bűneért felelnie kell. Semmi sem fogja megállítani a szingularitás felé irányuló menthetetlen elmozdulást - a végtelenül összenyomott tér és idő magját, ahol a fizika, mint tudjuk, gömbbé gömbölyödik és nyafog.
Az idő lelassul, ahogy haladsz. Nagyon. Az Ön szempontjából nem változik semmi, de a trükkjét figyelő barátai homályos villámlást fognak látni. De csak az eseményhorizontig - a fény nem lép túl rajta, ami azt jelenti, hogy senki sem láthat téged. Tökéletes bűnözés, nem?
A gravitációs időgörbék elég gyakoriak, de túl gyengék ahhoz, hogy észrevegyék őket. Például a Földön, amikor egymilliárd évet élt a tengerszinten, egy másodperccel fiatalabb lesz, mint az Everest csúcsán élt társa. Azt mondják, az idő fél a piramisoktól, de túl sok időt kell töltenie az arca felé hajolva, hogy érezhesse az idő lelassulását Párizsban.
Az idő fekete lyukban forog. Amikor azt mondjuk, hogy a szingularitásba kerülés nem kerülhető el, ez nemcsak a gravitáció kérlelhetetlen működését vagy a tér torzulását jelenti. A fekete lyukban eltöltött idő odáig zsugorodik, hogy a szingularitáshoz vezető út szó szerint a jövőddé válik. A szingularitás elől való menekülés olyan lesz, mint az idő megállítása.
Szeretné tudni, mi fog történni Naprendszerünkben, ha sikerül egy ilyen erők forgatagába kerülnie? Olvass tovább.
Ítéletnap
Tegyük fel, hogy egy fekete lyuk csapdába esett egy bináris rendszerben, és megöleli a szupernóvá válni készülő csillagot. Hirtelen megtörténik, a gravitációs óriás másodpercenként tíz és száz kilométeres sebességgel lő irányunkba. Honnan tudhatunk erről?
A válasz egyszerű: nem tudjuk meg, amíg össze nem ütközik valamivel, mivel a fekete lyukak súlyos gravitációja nem is engedi ki a fényt. Tehát ahelyett, hogy fekete szőnyegen próbálnánk megtalálni a fekete borsot, nézzünk meg néhány módszert, amelyek segítenek közvetlenül azonosítani a fekete lyukat.
Először is, a fekete lyuk által széttépett anyag sugárzást bocsát ki, miközben az akkréciós lemez forog. A körülötte lévő tér úgy fog ragyogni, mint egy macska által viselt újévi lámpások nyaklánca (furcsa fantázia, de így legyen).
Másodszor, a fekete lyukak körüli tér torzulása földi módszerekkel kimutatható. Ez gravitációs lencse, ahogy azt Einstein általános relativitáselmélete megjósolta. A hatás hatalmas tárgyak közelében nyilvánul meg, és a csillagászok rögzítik.
De ideális körülmények között is nehezebb ily módon fekete lyukat találni, mint távcsővel bolhákat találni egy foltos kutyán éjjel. Szemfoltozással. A sikeres gravitációs lencse érdekében fekete lyuknak kell áthaladnia köztünk és a csillag között. És ezek után még szerencsének kell lennünk.
Ráadásul egy fekete lyuk érezhetővé teheti magát, ha gravitációs módon kölcsönhatásba lép az égi tárgyakkal, például a bolygókkal, csillagokkal, aszteroidákkal és üstökösökkel, ami ismét a kulcskérdéshez vezet: mennyire lesz közel a hipotetikus, a környéken fészkelődő fekete lyuk?
Természetesen minél közelebb, annál veszélyesebb. A bolygók és a holdak pályájának közeledtével salsát fognak táncolni, mint egy pókhálóba akadt veréb, görbe pályákat vonszolva, megzavarva azt a rendet, amelyet Nicolaus Copernicus óta próbálnak összerakni.
Itt, a Földön megváltozik az apály és az áramlás, valamint az ég színe. Ha a gravitáció Zsirinovszkij parancsára a bolygó pályáját távolabb mozgatja a Naptól, közelebb hozza, ellipszissé teszi, legjobb esetben a hőmérsékletváltozásoktól és az évszakok furcsaságaitól szenvedünk. A legrosszabb esetben (eltekintve attól, hogy egy fekete lyuk részévé válik) a Föld a Napba eshet, vagy hosszú útra indulhat az űr mélyén, mindannyiunkat hideg halálra ítélve.
Neil de Grasse Tyson, a híres asztrofizikus egyszer tömören kifejezte azokat a problémákat, amelyek felmerülnének, ha "fekete vendég" indulna a közelben:
"Ha meglátogatunk egy fekete lyukat, a Naprendszernek rossz napja lesz."
Nos, ne mozduljunk el lábról lábra az eseményhorizont előtt, és merüljünk el végre.
Kapcsolat: jó és rossz hír
Van egy hatbetűs orosz nyelvű szó, amely a legjobban leírhatja, mi vár ránk. Nevezzük csak végzetnek. A tudósok megtanultak osztani nullával, mi pedig fekete lyukba kerültünk. Még Bruce Willis, egy bátor olajmunkás legénységgel, amelyet speciálisan Cseljabinszkban képeztek ki, nem mentett volna meg minket.
Ha fekete lyuk jelenik meg a Neptunusz közelében, azonnal megérezzük. A tudósok olyan jól ismerik a Neptunusz pályáját, hogy akár 1 ívmásodperces eltérést is képesek észlelni (szög mértékegysége). Egy tíz nap tömegű, közönséges fekete lyuk, amely 300 km / s sebességgel repül, egy újabb fényév tizedét adná ki magának.
És itt van az utolsó jó hír: egy ekkora fekete lyuk legalább 100 évet ad nekünk földi ügyeink befejezéséhez. Talán egy ekkora veszély véget vet minden földi háborúnak, vagy globális háborút indít. Lehet, hogy az emberiségnek lesz ideje önmagát elpusztítani, amint megtudja, hogy száz év múlva - minden, kaput. Még nem számít. Ha a lyuk lassabban mozog, a halálos várakozási idő tízszeresére nő. És akkor elegendő időnek kell lennie egy bárka építésére vagy egy bolygó bőrönd összegyűjtésére dolgokkal.
A Neptunuszhoz közeledve a fekete halál kirángatja a gázóriást a pályáról. A bolygó furcsán viselkedik: ahogy távolodik tőlünk, vöröseltolódás következik be - sugárzásának hullámhossza, beleértve a fényt is, a vörös spektrumba kerül. Amint a Neptunusz a fekete lyuk mögött van, a gravitációs lencse ráhúzódik a fekete gömbre, és körülötte áramlik. Amikor a bolygó ismét megjelenik, már előttünk, a színei kék eltolódáson mennek keresztül - a hullámhossz a spektrum ezen végéig tart.
A vörös és kék elmozdulás általában a csillagtárgy hozzánk való eltávolításának vagy megközelítésének következménye. Úgy néz ki, mint a Doppler-effektus a közelben lévő mentőautó alatt.
Ugyanakkor, amikor a fekete lyuk "megeszi" a bolygót, a gáz gravitációs spirálsá válik, mint a cukor a vattacukor létrehozása során. A mi szempontunkból a spirál örökre bekerül az esemény horizontjába. De a Neptunusz halála által kibocsátott fény a fekete lyukból negatívan fog tükröződni, mint a napkorona a napfogyatkozás során.
Minél közelebb van a fekete lyuk a Földhöz, annál jobban megnyilvánul az azt körülvevő torzító hatás, mint egy ívelt tükörben. Minden távcső csak a fekete lyuk közepén fogja látni az üreget.
Ha fekete halálunk szupermasszív fekete lyuk, akkor a történelemnek már vége lesz - eseményhorizontja ötször nagyobb lesz, mint a Naprendszer. De ez unalmas. Lássuk, hogyan néz ki e szörnyek egyike belülről.
A világ vége, vagy a nézőüvegen keresztül
Megmászol a nyúl lyukán, tudván, hogy az ismeretséged nagyon rövid lesz. Reméljük, hogy lesz időnk legalább felmérni a fekete lyuk belsejét. Szerencsénkre, de a Naprendszerre sajnos ez a fekete lyuk szupermasszív. Megváltoztattuk a szabályokat, de ha nem tennénk, akkor valamilyen oknál fogva vége lett volna.
Egy kis fekete lyukban - mondjuk 30 nap tömegével - a gravitáció növekedése által okozott árapályerők már jóval az eseményhorizont elérése előtt elszakítanak bennünket. De a gravitáció valahol millió Föld körül van. Hogy élvezhessük a győzelmet - végül is elértük az eseményhorizontot - még 0,0001 másodpercünk sem lesz.
Egészen más élmény vár ránk egy szupermasszív fekete lyukban, amelynek tömege 5 millió nap, mint például a galaxisunk közepén. Bármely fekete lyuknak, amely elnyelte a több mint 30 ezer nap tömegét, árapályereje kisebb, mint egy Föld gravitációja van az esemény horizontján. 16 másodperc áll rendelkezésünkre, hogy körülnézzünk (és megváltoztassuk a játékszabályokat), mire elérjük a szingularitás pontját. Minél nagyobb a tömeg, annál több idő.
Az eseményhorizonton átesés olyan, mint az elalvás vagy a szerelem: nehéz meghatározni a kiindulási pontot, hogy ez mikor következik be, de utána a valóságérzéke teljesen más lesz. Egy fekete lyukban csillagokat fog látni (a fény belép, de nem fordítva), de a körülötted lévő tér szappanbuborékra fog hasonlítani.
Nos, miután a semmibe zúzott, a végtelen görbület egy pontjában találja magát, ahol az általunk ismert idő és tér véget ér.
Ilya Khel