Prošlo je nekoliko tjedana otkako su se na noćnom nebu počele događati neobične stvari. Vi, kao i mnogi drugi, aktivno pratite vijesti. Predsjednik govori, podržavaju ga astrofizičari, geolozi i klimatolozi. Nervozan je, ali, odajući počast tradiciji, vijesti dijeli na "loše" i "dobre". Dobra vijest: nismo mrtvi, planet nije uništen, nije pometen u svemir niti se vrtio u gravitacijskom točku. Loše su "vrlo zanimljive klimatske promjene". Pokušaj preživljavanja pored crne rupe je poput bijega s Titanica - zbog hladne smrti u oceanu.
Prije nego što posegnete za slučajem alarma ili počnete ludovati: ne bojte se, ovo je samo misaoni eksperiment. Crne rupe jedna su od najstrašnijih pojava u svemiru. Njihova ogromna težina savija prostor i vrijeme - i naše razumijevanje njihove prirode - do krajnjih granica, do jedne točke. Supermasivne crne rupe vrebaju se u jezgrama galaksija, progutajući milijune, milijarde zvijezda.
Što će se dogoditi ako se rodi ili otkrije crna rupa u blizini našeg Sunčevog sustava?
Kao i kod većine hipotetičkih pitanja, vrag je u malim stvarima. Koliko blizu? Odakle? Kolika je masa?
Treba odmah napomenuti da naše sunce nikada neće postati crna rupa. To zahtijeva masu koja je reda veličine veća od sunca - 10-15 puta. Tada će doći do gravitacijskog kolapsa, pod utjecajem gravitacije, materija se doslovno sruši u jednu točku. Sličan je fenomen u osnovi vodikovih bombi i u teoriji hladne termonuklearne fuzije, osim ako gravitacija nema drugačiju ulogu. Štoviše, druge zvijezde u susjednim galaksijama nisu prikladne za ulogu potencijalnih crnih rupa. Većina su crveni patuljci i imaju masu od 8–60% našeg Sunca.
Dvije su mogućnosti ostale: ili se crna rupa spontano pojavljuje u našoj blizini, ili dolazi niotkuda. Ali prva je, unatoč tome što je prosvjedovala protiv istraživanja na Velikom hadronskom sudaraču, nemoguća (kasnije ćemo objasniti zašto).
Što se tiče druge, astronomi i astrofizičari potvrdili su postojanje oko 2000 lutajućih crnih rupa, ali šanse da jedan od njih dođe do nas su blizu nule. I kao što je pisac Douglas Adams naglasio:
“Kozmos je sjajan. Jednostavno ne možete shvatiti koliko je nevjerojatan i nevjerojatan. Mislim, može se činiti dug put do ljekarne, ali prema mjerilima svemira to su sjemenke."
Promotivni video:
To znači da je vjerojatnost takvog događaja previše zanimljiva da ga ne bismo razmatrali bliže.
Utjecaj crnih rupa na prostor i vrijeme
Ako crnu rupu gledate iz daljine, izgledat će poput bilo kojeg drugog masivnog objekta. Sve dok je točno ispred vas, poštuje zakone klasične mehanike i Newtonov zakon univerzalne gravitacije, koji kaže da je privlačnost između dvaju predmeta proporcionalna njihovoj masi i opada s povećanjem udaljenosti. Drugim riječima, ne postoji gravitacijska razlika između R136a1, "plavog" patuljka teškog 265 sunca i crne rupe iste težine.
Približite se crnoj rupi kako biste ušli u njezino gravitacijsko polje i suočit ćete se s dva različita skupa pravila. Einsteinovom općom teorijom relativnosti, koja omogućuje crnim rupama iskrivljenje prostora i vremena, te ekstremnom gravitacijom, koja ovo izvijanje dovodi do krajnjih granica.
Ako želite proučiti crnu rupu bez izlaska iz zvjezdanog broda, otkrit ćete da će se što se više približavate središtu neizmjerne mase, to će vam se motori više naprezati da vas zadrže u kružnoj orbiti. Isprva će ga mali impulsi iz rakete stabilizirati; ali što dalje idete, više energije ćete morati potrošiti da ne biste izašli iz orbite. Kao rezultat toga, samo neprekidni rad raketnih motora razdvojit će vas od ničega koji troši sve.
Čim ostanete bez goriva (ili poludite i ugasite motore), preći ćete horizont događaja crne rupe, granice s koje se ne može vratiti ni svjetlost. Nakon toga morat ćete odgovoriti za sve svoje grijehe. Ništa neće zaustaviti neumoljivo kretanje prema singularnosti - srži beskrajno stisnutog prostora i vremena, gdje se fizika, kakvu poznajemo, sklupča u kuglu i cvili.
Vrijeme će se usporavati kako napredujete. Jako puno. S vaše točke gledišta, ništa se neće promijeniti, ali vaši će prijatelji koji gledaju vaš trik vidjeti poput mutnih munja. Ali samo do horizonta događaja - svjetlost ne ide dalje od njega, što znači da vas nitko ne može vidjeti. Savršen zločin, zar ne?
Gravitacijska vremenska iskrivljenja su dovoljno česta, ali preslaba da bi se mogla primijetiti. Na Zemlji ćete, primjerice, živjeti milijardu godina na razini mora, biti sekundu mlađi od svog vršnjaka koji je živio na vrhu Everesta. Kažu da se vrijeme boji piramida, ali morate potrošiti previše vremena naslonivši obraz na njega da biste osjetili usporavanje vremena u Parizu.
Vrijeme se vrti u crnoj rupi. Kad kažemo da se pad u singularnost ne može izbjeći, to ne znači samo neumoljivo djelovanje gravitacije ili iskrivljenje prostora. Vrijeme u crnoj rupi smanjuje se do te mjere da put do singularnosti doslovno postaje vaša budućnost. Izbjeći singularnost bit će poput pokušaja zaustavljanja vremena.
Želite li znati što će se dogoditi u našem Sunčevom sustavu ako uspije ući u takav vrtlog sila? Nastavi čitati.
Sudnji dan
Pretpostavimo da je crna rupa zarobljena u binarnom sustavu grleći zvijezdu koja će uskoro postati supernova. Odjednom se to dogodi, gravitacijski div puca u našem smjeru brzinom od desetaka i stotina kilometara u sekundi. Kako znamo za ovo?
Odgovor je jednostavan: nećemo znati dok se s nečim ne sudari, budući da masivna gravitacija crnih rupa ni ne pušta svjetlost. Dakle, umjesto da pokušavamo pronaći crni papar na crnom tepihu, pogledajmo nekoliko načina koji će nam pomoći da izravno identificiramo crnu rupu.
Prvo, materija koju rastrga crna rupa emitirat će zračenje dok se akrecijski disk okreće. Prostor oko će blistati poput ogrlice od novogodišnjih lampiona koje nosi mačka (čudna maštarija, ali neka tako bude).
Drugo, iskrivljenje prostora oko crnih rupa može se otkriti zemaljskim metodama. Ovo je gravitacijsko leće kako predviđa Einsteinova opća teorija relativnosti. Učinak se očituje u blizini masivnih objekata i bilježe ga astronomi.
Ali čak i u idealnim uvjetima, pronalazak crne rupe na ovaj način bit će teže od pronalaska buha na pjegavom psu noću dvogledom. Zakrpom za oči. Za uspješno gravitacijsko leće mora između nas i zvijezde proći crna rupa. I nakon toga još moramo imati sreće.
Osim toga, crna rupa može se osjećati ako gravitacijski djeluje s nebeskim objektima poput planeta, zvijezda, asteroida i kometa, što nas opet dovodi do ključnog pitanja: koliko će se blizu nalaziti naša hipotetska crna rupa, smještena u susjedstvu?
Naravno, što bliže, to opasnije. Kako se orbite planeta i mjeseci približavaju, plesat će salsu poput vrapca uhvaćenog u mrežu, vukući krive putanje i remeteći poredak koji pokušavaju sastaviti još od vremena Nikole Kopernika.
Ovdje na Zemlji promijenili bi se oseke i protoci i boja neba. Ako gravitacija, prema naredbi Žirinovskog, pomiče orbitu planeta dalje od Sunca, približava je, čini je eliptičnijom, u najboljem slučaju patit ćemo od temperaturnih promjena i neobičnosti s godišnjim dobima. U najgorem slučaju (osim što će postati dio crne rupe), Zemlja može pasti na Sunce ili otići na dugo putovanje u svemirske dubine, osuđujući nas sve na hladnu smrt.
Poznati astrofizičar Neil de Grasse Tyson jednom je jezgrovito izrazio probleme koji bi se pojavili ako u blizini počne "crni gost":
"Ako posjetimo crnu rupu, Sunčev sustav imat će loš dan."
Pa, nemojmo se prebacivati s noge na nogu ispred horizonta događaja i napokon zaronimo.
Kontakt: dobre i loše vijesti
Na ruskom jeziku postoji riječ od šest slova koja bi najbolje opisala ono što nas čeka. Nazovimo to samo propašću. Znanstvenici su naučili dijeliti s nulom, a mi smo završili u crnoj rupi. Ni Bruce Willis s hrabrom posadom naftnih radnika, posebno obučenom u Čeljabinsku, ne bi nas spasio.
Kad bi se u blizini Neptuna pojavila crna rupa, odmah bismo je osjetili. Znanstvenici toliko dobro poznaju Neptunovu orbitu da čak mogu otkriti odstupanje od 1 luk sekunde (jedinica kutne mjere). Obična crna rupa mase deset sunca, koja leti brzinom od 300 km / s, odala bi sebi još desetinu svjetlosne godine.
I evo posljednje dobre vijesti: crna rupa ove veličine dat će nam najmanje 100 godina da dovršimo svoje zemaljske poslove. Možda će opasnost ove veličine okončati sve zemaljske ratove ili započeti jedan globalni. Možda će čovječanstvo imati vremena da se samo uništi, čim sazna da je za sto godina - sve, kaput. Još nije važno. Ako se rupa kreće sporije, kobno vrijeme čekanja povećat će se deset puta. A tada bi trebalo biti dovoljno vremena za izgradnju arke ili prikupljanje planetarnog kofera sa stvarima.
Kako se približava Neptunu, crna smrt izvlači plinskog diva iz orbite. Planeta se počinje čudno ponašati: kako se odmiče od nas, dolazi do crvenog pomaka - valna duljina njegovog zračenja, uključujući svjetlost, odlazi u crveni spektar. Čim je Neptun iza crne rupe, gravitacijska leća se navlači preko crne kugle i teče oko nje. Kad se planet ponovo pojavi, već ispred nas, njegove boje prolaze kroz plavi pomak - valna duljina ide do ovog kraja spektra.
Pomicanje crvene i plave boje u pravilu je posljedica uklanjanja ili približavanja zvjezdanog objekta u odnosu na nas. Izgleda kao Dopplerov efekt tijekom vožnje vozilom hitne pomoći u našoj blizini.
Istodobno, dok crna rupa "jede" planet, plin će se uvijati u gravitacijsku spiralu, poput šećera tijekom stvaranja šećerne vate. S naše točke gledišta, spirala će zauvijek ići u horizont događaja. No svjetlost koju emitira Neptunova smrt odrazit će se od crne rupe u negativu, poput solarne korone tijekom pomrčine.
Što je crna rupa bliža Zemlji, to će se više manifestirati učinak iskrivljenja koji je okružuje, kao u zakrivljenom zrcalu. Svi teleskopi vidjet će prazninu samo u središtu crne rupe.
Ako je naša crna smrt nadmasivna crna rupa, povijest će već završiti - horizont događaja bit će pet puta veći od Sunčevog sustava. Ali ovo je dosadno. Pogledajmo kako jedno od tih čudovišta izgleda iznutra.
Kraj svijeta ili kroz ogledalo
Penjete se na zečju rupu znajući da će vaše poznanstvo s njim biti vrlo kratko. Nadamo se da ćemo imati vremena barem procijeniti unutrašnjost crne rupe. Srećom za nas, ali nažalost za Sunčev sustav, ova crna rupa je supermasivna. Promijenili smo pravila, ali da nismo, iz nekog bi razloga to završilo.
U maloj crnoj rupi - recimo s masom od 30 sunca - plimne sile uzrokovane porastom gravitacije rastrgle bi nas daleko prije nego što smo stigli do horizonta događaja. Ali tamo je gravitacija negdje oko milijun Zemlja. Da bismo uživali u pobjedi - uostalom, dosegli smo horizont događaja - nećemo imati ni 0.0001 sekundu.
Sasvim drugačije iskustvo očekuje nas u supermasivnoj crnoj rupi s masom od 5 milijuna sunca, poput one u središtu naše galaksije. Svaka crna rupa koja je upila masu veću od 30 tisuća sunca ima plimne sile s gravitacijom manjom od jedne Zemlje na horizontu događaja. Imat ćemo 16 sekundi da se osvrnemo (i promijenimo pravila igre) prije nego što dođemo do točke singularnosti. Što više mase, to više vremena.
Pad kroz horizont događaja je poput uspavanja ili zaljubljivanja: teško je odrediti polazište kada će se to dogoditi, ali poslije će vaš osjećaj za stvarnost biti potpuno drugačiji. U crnoj rupi vidjet ćete zvijezde (svjetlost ulazi, ali ne i obrnuto), ali prostor oko vas nalikovat će na mjehurić od sapunice.
Pa, nakon što vas satre u ništavilo, naći ćete se u točki beskrajne zakrivljenosti, gdje vrijeme i prostor koje poznajemo dolaze do kraja.
Ilja Khel
