Minilo je že nekaj tednov, odkar so se na nočnem nebu začele dogajati čudne stvari. Tako kot mnogi drugi aktivno spremljate novice. Predsednik govori, podpirajo ga astrofiziki, geologi in klimatologi. Je živčen, a ob poklonu tradiciji novice deli na "slabe" in "dobre". Dobra novica: nismo mrtvi, planet ni uničen, ni pometen v vesolje ali zasukan v gravitacijskem kolesu. Slabe so "zelo zanimive podnebne spremembe." Poskus preživeti ob črni luknji je kot pobeg s Titanika - za hladno smrt v oceanu.
Preden posežete po svojem alarmu ali začnete noreti: ne boj se, to je le miselni eksperiment. Črne luknje so eden najstrašnejših pojavov v vesolju. Njihova ogromna teža upogiba prostor in čas - in naše razumevanje njihove narave - do meje, do ene točke. Supermasivne črne luknje se skrivajo v jedrih galaksij in zajemajo milijone, milijarde zvezd.
Kaj se bo zgodilo, če se v bližini našega sončnega sistema rodi ali odkrije črna luknja?
Kot pri večini hipotetičnih vprašanj je hudič v majhnih stvareh. Kako blizu? Od kje? Kakšna je masa?
Takoj je treba opozoriti, da naše sonce nikoli ne bo postalo črna luknja. Za to je potrebna masa, ki je v velikosti veliko večja od sonca - 10-15 krat. Potem bo prišlo do gravitacijskega kolapsa, pod vplivom gravitacije se snov dobesedno sesede v eno točko. Podoben pojav je v središču vodikovih bomb in v teoriji hladne termonuklearne fuzije, razen če gravitacija igra drugačno vlogo. Poleg tega druge zvezde v sosednjih galaksijah niso primerne za vlogo potencialnih črnih lukenj. Večina jih je rdečih palčkov in ima maso 8–60% našega Sonca.
Ostaneta dve možnosti: ali se v naši bližini spontano pojavi črna luknja, ali pa prihaja od nikoder. A prvo je kljub protestu proti raziskavam na Velikem hadronskem trkalniku nemogoče (kasneje bomo pojasnili, zakaj).
Kar zadeva drugo, so astronomi in astrofiziki potrdili obstoj približno 2000 tavajočih črnih lukenj, a možnosti, da bi eden od njih prišel do nas, so blizu nič. In kot je poudaril pisatelj Douglas Adams:
»Kozmos je čudovit. Preprosto se ne morete zavedati, kako neverjeten in osupljiv je. Mislim, morda se zdi dolga pot do lekarne, a po vesoljskih merilih gre za semena."
Promocijski video:
To pomeni, da je verjetnost takšnega dogodka preveč zanimiva, da ga ne bi obravnavali bližje.
Vpliv črnih lukenj na prostor in čas
Če pogledate črno luknjo od daleč, bo videti kot kateri koli drug masiven predmet. Dokler je tik pred vami, spoštuje zakone klasične mehanike in Newtonov zakon univerzalne gravitacije, ki pravi, da je privlačnost med dvema predmetoma sorazmerna z njihovo maso in upada z naraščajočo razdaljo. Z drugimi besedami, ni gravitacijske razlike med R136a1, "modrim" palčkom, ki tehta 265 soncev, in črno luknjo z enako težo.
Približajte se črni luknji, da pridete v njeno gravitacijsko polje in soočeni boste z dvema različnima nizoma pravil. Z Einsteinovo splošno teorijo relativnosti, ki črnim luknjam omogoča izkrivljanje prostora in časa ter ekstremno gravitacijo, ki to upogibanje pripelje do skrajnosti.
Če želite preučiti črno luknjo, ne da bi prišli iz zvezdne ladje, boste ugotovili, da bolj ko se približate središču neizmerne mase, bolj se bodo vaši motorji obremenjevali, da vas bodo obdržali v krožni orbiti. Sprva jo bodo majhni impulzi iz rakete stabilizirali; toda dlje ko greš, več energije boš moral porabiti, da ne boš šel iz orbite. Posledično vas bo le neprekinjeno delovanje raketnih motorjev ločilo od vsega, kar porablja.
Takoj ko vam bo zmanjkalo goriva (ali boste ponoreli in ugasnili motorje), boste prečkali horizont dogodkov črne luknje, meje, s katere se ne more vrniti niti svetloba. Po tem boste morali odgovoriti za vse svoje grehe. Nič ne bo ustavilo neizprosnega gibanja proti singularnosti - jedru neskončno stisnjenega prostora in časa, kjer se fizika, kot jo poznamo, zvije v kroglo in zacvili.
Čas se bo z napredovanjem upočasnil. Zelo. Z vašega vidika se nič ne bo spremenilo, toda prijatelji, ki gledajo vaš trik, bodo videli kot zamegljene strele. A le do obzorja dogodkov - svetloba ne gre dlje od njega, kar pomeni, da vas nihče ne vidi. Popoln zločin, kajne?
Gravitacijski časovni utripi so dovolj pogosti, a prešibki, da bi jih opazili. Na Zemlji boste, denimo, živeli milijardo let na morski gladini, za sekundo mlajši od svojega vrstnika, ki je živel na vrhu Everesta. Pravijo, da se čas boji piramid, vendar morate porabiti preveč časa, naslonjeni na lice, da bi začutili upočasnitev časa v Parizu.
Čas se vrti v črni luknji. Ko rečemo, da se padcu v singularnost ni mogoče izogniti, to ne pomeni le neizprosnega delovanja gravitacije ali izkrivljanja prostora. Čas v črni luknji se skrči do te mere, da pot do singularnosti dobesedno postane vaša prihodnost. Pobegniti iz singularnosti bi bilo kot poskušati ustaviti čas.
Ali želite vedeti, kaj se bo zgodilo v našem sončnem sistemu, če mu bo uspelo priti v takšen vrtinec sil? Beri naprej.
Sodni dan
Recimo, da je črna luknja ujeta v binarnem sistemu, ki objema zvezdo, ki bo kmalu postala supernova. Nenadoma se zgodi, da gravitacijski velikan strelja v našo smer s hitrostjo deset in sto kilometrov na sekundo. Kako vemo za to?
Odgovor je preprost: ne bomo vedeli, dokler ne trči z nečim, saj velika gravitacija črnih lukenj niti ne sprošča svetlobe. Torej, namesto da bi poskušali najti črni poper na črni preprogi, si poglejmo nekaj načinov, ki nam bodo pomagali neposredno prepoznati črno luknjo.
Prvič, snov, ki jo raztrga črna luknja, oddaja sevanje, ko se akrecijski disk vrti. Prostor okoli bo žarel kot ogrlica iz novoletnih lučk, ki jih nosi mačka (čudna domišljija, pa naj bo tako).
Drugič, izkrivljanje prostora okoli črnih lukenj je mogoče zaznati s kopenskimi metodami. To je gravitacijsko lečenje, ki ga napoveduje Einsteinova splošna teorija relativnosti. Učinek se pokaže v bližini masivnih predmetov in ga zabeležijo astronomi.
A tudi v idealnih razmerah bo iskanje črne luknje na ta način težje kot iskanje bolh na pikčastem psu ponoči z daljnogledi. Z obližem za oko. Za uspešno gravitacijsko lečo mora med nami in zvezdo preiti črna luknja. In po tem moramo še imeti srečo.
Poleg tega se lahko črna luknja začuti, če gravitacijsko sodeluje z nebesnimi predmeti, kot so planeti, zvezde, asteroidi in kometi, kar nas spet pripelje do ključnega vprašanja: kako blizu bo naša hipotetična črna luknja, ki se nahaja v soseski?
Seveda, bližje, bolj nevarno. Ko se približajo orbite planetov in lun, bodo plesali salso kot vrabec, ujet v pajkovo mrežo, vlekli krive orbite in motili red, ki so ga skušali sestaviti že od časa Nikolaja Kopernika.
Tu na Zemlji bi se spremenili odliv in barva neba. Če gravitacija, kot je naročil Žirinovski, premakne orbito planeta naprej od Sonca, jo približa in naredi bolj eliptično, bomo v najboljšem primeru trpeli zaradi temperaturnih sprememb in nenavadnosti z letnimi časi. V najslabšem primeru (razen da postane del črne luknje) lahko Zemlja pade v Sonce ali pa se odpravi na daljše potovanje v globine vesolja in nas vse obsodi na hladno smrt.
Slavni astrofizik Neil de Grasse Tyson je nekoč jedrnato izrazil težave, ki bi nastale, če bi se v bližini začel "črni gost":
"Če bomo obiskali črno luknjo, bo imel sončni sistem slab dan."
No, ne premikajmo se z noge na nogo pred obzorjem dogodkov in se končno potopimo.
Kontakt: dobre in slabe novice
V ruščini je beseda s šestimi črkami, ki bi najbolje opisala, kaj nas čaka. Recimo temu samo poguba. Znanstveniki so se naučili deliti z nič in končali smo v črni luknji. Tudi Bruce Willis s pogumno posadko naftnih delavcev, posebej usposobljenimi v Čeljabinsku, nas ne bi rešil.
Če bi se v bližini Neptuna pojavila črna luknja, bi jo takoj začutili. Znanstveniki tako dobro poznajo Neptunovo orbito, da lahko zaznajo celo odstopanje za 1 lok sekunde (enota kotne mere). Navadna črna luknja z maso desetih soncev, ki leti s hitrostjo 300 km / s, bi oddala še desetino svetlobnega leta.
In tu je zadnja dobra novica: črna luknja te velikosti nam bo dala vsaj 100 let, da dokončamo svoje zemeljske zadeve. Morda bo takšna nevarnost končala vse zemeljske vojne ali začela eno globalno. Morda bo človeštvo imelo čas, da se samo uniči, takoj ko izve, da bo čez sto let - vse, kaput. To še ni pomembno. Če se luknja premika počasneje, se bo usodna čakalna doba desetkrat povečala. In potem bi moralo biti dovolj časa za gradnjo barke ali zbiranje planetarnega kovčka s stvarmi.
Ko se bliža Neptunu, črna smrt izvleče plinskega velikana iz orbite. Planet se začne obnašati nenavadno: ko se odmika od nas, pride do rdečega premika - valovna dolžina njegovega sevanja, vključno s svetlobo, gre v rdeči spekter. Takoj ko je Neptun za črno luknjo, se gravitacijska leča potegne čez črno kroglo in teče okoli nje. Ko se planet spet pojavi, že pred nami, se njegove barve modro premaknejo - valovna dolžina gre na ta konec spektra.
Rdeči in modri premik je praviloma posledica odstranitve ali približevanja zvezdnega predmeta v odnosu do nas. Videti je kot Dopplerjev učinek med vožnjo z rešilcem blizu nas.
Hkrati, ko bo črna luknja "pojedla" planet, se bo plin vrtinčil v gravitacijski spirali, kot sladkor med ustvarjanjem bombažnih sladkarij. Z našega vidika bo spirala za vedno zašla v obzorje dogodkov. Toda svetloba, ki jo odda Neptunova smrt, se bo od negativne črne luknje odbila kot sončna korona med mrkom.
Čim bližje je črna luknja Zemlji, tem bolj se bo pokazal učinek izkrivljanja, ki jo obdaja, kot v ukrivljenem ogledalu. Vsi teleskopi bodo videli praznino samo v središču črne luknje.
Če je naša črna smrt nadmasivna črna luknja, se bo zgodovina že končala - njeno obzorje dogodkov bo petkrat večje od sončnega sistema. Ampak to je dolgočasno. Poglejmo, kako ena od teh pošasti izgleda od znotraj.
Konec sveta ali skozi ogledalo
Na zajčjo luknjo se povzpnete, saj veste, da bo vaše poznavanje z njim zelo kratko. Upamo, da bomo imeli čas vsaj oceniti notranjost črne luknje. Na našo srečo, na sončni sistem pa je ta črna luknja supermasivna. Spremenili smo pravila, če pa ne, bi se iz nekega razloga končalo.
V majhni črni luknji - recimo z maso 30 soncev - bi nas plimske sile, ki jih povzroči povečanje gravitacije, raztrgale že dolgo preden smo dosegli obzorje dogodkov. A tam je gravitacija nekje okoli milijon Zemelj. Da bi uživali v zmagi - navsezadnje smo dosegli obzorje dogodkov - ne bomo imeli niti 0,0001 sekunde.
V supermasivni črni luknji z maso 5 milijonov soncev, kakršna se nahaja v središču naše galaksije, nas čaka povsem drugačna izkušnja. Vsaka črna luknja, ki je absorbirala maso več kot 30 tisoč soncev, ima plimovalne sile z gravitacijo manj kot ena Zemlja na obzorju dogodkov. Preden pridemo do točke singularnosti, bomo imeli na voljo 16 sekund, da se ogledamo (in spremenimo pravila igre). Več mase, več časa.
Padec skozi horizont dogodkov je kot zaspati ali se zaljubiti: težko je določiti izhodišče, kdaj se bo to zgodilo, potem pa bo vaš občutek za resničnost popolnoma drugačen. V črni luknji boste videli zvezde (svetloba vstopa, ne pa obratno), a prostor okoli vas bo podoben milnemu mehurčku.
No, potem ko vas zdrobijo v nič, se znajdete v točki neskončne ukrivljenosti, kjer se čas in prostor, ki ga poznamo, konča.
Ilya Khel