Jednom kada uđete u horizont događaja crne rupe, nikad je nećete napustiti. Nema brzine koju možete pokupiti, čak ni brzina svjetlosti da vas izvučete. Ali općenito je relativnost prostor zakrivljen u prisustvu mase i energije, a spajanje crnih rupa jedan je od najekstremnijih scenarija takve zakrivljenosti. Postoji li neki način da uđete u crnu rupu, pređete horizont događaja, a zatim odete kada je horizont događaja zakrivljen masivnim spajanjem?
Kad se dvije crne rupe spoje, može li materija unutar horizonta događanja od jedne crne rupe pobjeći? Mogu li se pokupiti i migrirati u drugu (masivniju crnu rupu)? Što kažete na to da nađete oba horizonta?
Ova je ideja definitivno luda. Ali je li ona dovoljno luda da radi? Fizičar Ethan Siegel pomoći će nam da odgovorimo na to pitanje.
Kad prestane postojati dovoljno masivna zvijezda ili kada se dva dovoljno masivna zvjezdana ostatka spoje, može se formirati crna rupa s horizontom događaja proporcionalna njegovoj masi i diskom nakupljanja u kojem se vrtjela materija oko crne rupe.
Crna rupa u pravilu se formira tijekom propadanja jezgre masivne zvijezde, bilo nakon eksplozije supernove, bilo spajanja neutronskih zvijezda, bilo tijekom izravnog kolapsa. Koliko znamo, svaka crna rupa nastala je od materije koja je ikada bila dio zvijezde, pa su crne rupe na mnogo načina krajnji ostaci zvijezda. Neke crne rupe nastaju izolirano; drugi postaju dio dualnog sustava. Tijekom vremena, crne rupe ne mogu samo spiralirati i stopiti, već i apsorbirati drugu tvar koja padne u horizont događaja.
U Schwarzschildovoj crnoj rupi, pad prema unutra vodi u jedinstvenost i tamu. Bez obzira u kojem pravcu putujete, kako ubrzavate itd., Prelazak horizonta događaja znači neizbježan sudar s singularnošću.
Promotivni video:
Kad bilo što izvana pređe horizont događaja crne rupe, propušteno je. U roku od nekoliko sekundi, objekt će dostići singularnost u središtu crne rupe: točke za crnu rupu koja se ne rotira i prstenovi za rotirajuću. Sama crna rupa ne pamti koje su čestice pale u nju niti kakvo je njihovo kvantno stanje. Umjesto toga, sve što preostaje, u smislu informacija, je ukupna masa, naboj i zamah crne rupe.
U posljednjoj fazi, prije spajanja, prostorni prostor koji okružuje crnu rupu bit će poremećen jer materija i dalje pada u obje crne rupe iz okruženja. Ni pod kojim uvjetima ne treba pretpostaviti da nešto može pobjeći unutar horizonta događaja.
Stoga se može zamisliti scenarij u kojem materija pada u crnu rupu tijekom završne faze spajanja, kad se jedna crna rupa sprema za spajanje s drugom. Budući da crne rupe moraju uvijek imati diskove za izvaljavanje, a materija neprestano leti u međuzvjezdanom mediju, čestice će neprestano prelaziti horizont događaja. Ovdje je sve jednostavno, pa razmotrimo česticu koja je pala u horizont događaja prije konačnih trenutaka spajanja.
Je li mogla teoretski pobjeći? Možete li "skočiti" iz jedne crne rupe u drugu? Pogledajmo situaciju s obzirom na prostor-vrijeme.
Računalna simulacija dviju crnih rupa koje se spajaju i zakrivljenosti prostora i vremena koje su one uzrokovale. Iako se gravitacijski valovi emitiraju stalno, sama materija ne može pobjeći.
Kad se dvije crne rupe spajaju, to čine nakon dugog razdoblja spirala, tijekom kojeg se emitira energija u obliku gravitacijskih valova. Do krajnjih trenutaka prije spajanja, energija se emitira i leti. Ali to ne može dovesti do toga da se horizont događaja ili čak crna rupa steže; umjesto toga, energija dolazi iz prostora-vremena u središtu mase, koji se deformira sve više i više. Uz takav uspjeh bilo bi moguće ukrasti energiju s planeta Merkur; okretao bi se bliže Suncu, ali njegova se svojstva (ili svojstva Sunca) ne bi ni na koji način promijenila.
Međutim, kada stignu posljednji trenuci spajanja, horizonti događaja dviju crnih rupa deformiraju se gravitacijskom prisutnošću jedni drugih. Srećom, relativisti su već brojčano izračunali kako spajanje utječe na horizonte događaja i to je impresivno informativno.
Unatoč činjenici da se do 5% ukupne mase crnih rupa prije spajanja može emitirati u obliku gravitacijskih valova, horizont događaja se nikad ne smanjuje. Važno je da ako uzmete dvije crne rupe jednake mase, njihovi će horizonti događaja zauzeti određenu količinu prostora. U kombinaciji za stvaranje crne rupe s dvostrukom masom, volumen prostora koji zauzima horizont bio bi četiri puta veći od izvornog volumena kombiniranih crnih rupa. Masa crnih rupa je proporcionalna njihovom polumjeru, ali volumen je proporcionalan kocki polumjera.
Iako smo pronašli mnogo crnih rupa, polumjer svakog horizonta događaja izravno je proporcionalan masi rupe i to je uvijek tako. Udvostručite masu, udvostručite polumjer, ali područje će se udvostručiti, a volumen će se utrostručiti.
Ispada da čak i ako česticu držite u nepomičnom stanju unutar crne rupe i ona padne što sporije prema singularnosti, ne postoji način da se ona izvuče. Ukupni volumen sučeljanih horizonata događaja povećava se tijekom spajanja crnih rupa, i bez obzira na putanji čestice koja prelazi horizont događaja, osuđena je na gutanje kombiniranom jedinstvenošću obje crne rupe.
U mnogim scenarijima astrofizike, izbacivanja se pojavljuju kada tvar pobjegne iz objekta tijekom kataklizme. Ali u slučaju spajanja crnih rupa, iznutra ostaje sve; većina onoga što je bilo vani usisalo se, a samo malo onoga što je bilo vani može pobjeći. Padajući u crnu rupu, osuđeni ste na propast. A još jedna crna rupa neće promijeniti ravnotežu snaga.
Ilya Khel