plads

Hvad sker der, hvis der vises et sort hul i solsystemet?

Tænkeeksperimenter er en stor ting. Vi kan forestille os, hvad der vil ske, hvis månen forsvinder, og vi har mistanke om, at vores forfædre så det supermassive sorte hul på Mælkevejen. Vi gætter på, at månen ikke altid var død og kold, og at floder og sø engang flød på Mars. Men vi er på kanten af ​​galaksen, og sorte huller for os findes næsten ikke. Hvad hvis en af ​​dem dannede sig i solsystemet? Er dette principielt muligt?

Mærkelige ting begyndte at ske på nattehimlen. Du, som mange andre, følger aktivt nyheden. Præsidenten taler, han støttes af astrofysikere, geologer og klimatologer. Han er nervøs, men hylder traditionen, opdeler han nyhederne i "dårligt" og "godt". Gode ​​nyheder: vi er ikke døde, planeten er ikke blevet ødelagt, den er ikke blevet ført ud i rummet og er ikke blevet afviklet i et tyngdepunkthjul. Dårligt: ​​vi venter på "meget interessante klimaændringer." At prøve at overleve i nærheden af ​​et sort hul er som at flygte fra Titanic - af hensyn til den kolde død i havet.

Før du rækker til alarmensag eller begynd at blive skør: Vær ikke bange, dette er bare et mentalt eksperiment. Sorte huller er et af de værste fænomener i universet. Deres enorme vægt bøjer rum og tid - og vores forståelse af deres natur - til det yderste, til et punkt. Supermassive sorte huller (som denne) skjuler sig i galaksernes kerner og absorberer millioner, milliarder af stjerner. Det mest nøjagtige billede af et sort hul til dato, observerede vi i filmen "Interstellar". Faktisk er dette fænomen mange gange værre.

Hvad sker der, hvis et sort hul fødes eller opdages i nærheden af ​​vores solsystem?

Indholdet

  • 1 hilsener fra afgrunden
  • 2 Buede plads og tid
  • 3 tid er kommet
  • 4 Gode og dårlige nyheder
  • 5 Beyond the Event Horizon

Hej fra afgrunden


Hidtil det mest nøjagtige billede af sort hul

Du bliver nødt til at regne det ud i rækkefølge. Hvor tæt er det? Hvorfra? Hvad er massen?

Det skal med det samme bemærkes, at vores sol aldrigbliver et sort hul. For at gøre dette har vi brug for en masse, der overskrider solmassen med en faktor 10-15. Derefter vil der ske et tyngdepunktkollaps, og under påvirkning af tyngdekraften vil stoffet bogstaveligt talt kollapse på et tidspunkt. Et lignende fænomen ligger i hjertet af brintbomber og i teorien om kold fusion, medmindre tyngdekraften spiller en anden rolle. Derudover er andre stjerner i tilstødende galakser ikke egnede til rollen som potentielle sorte huller. De fleste af dem er røde dværge og har en masse på 8-60% af vores sol.

Der er to muligheder: enten vises et sort hul spontant i vores omgivelser, eller det kommer ingen steder. Det første ville være muligt, hvis al frygt omkring Large Hadron Collider havde fået mening og skabt et sort hul kunstigt. Men nej, det er ikke muligt.

Med hensyn til det andet astronomer og astrofysikerbekræftede eksistensen af ​​omkring 2.000 vandrende sorte huller, men chancerne for, at en af ​​dem vil nå os, er tæt på nul. Og som forfatter Douglas Adams bemærkede:

”Kosmos er fantastisk. Du kan simpelthen ikke indse, hvor utrolig og betagende det er. Jeg mener, det kan virke som en lang vej til apoteket, men efter pladsens standarder er det frø. ”

Imidlertid er sandsynligheden for et sort hul en for interessant begivenhed til at gå forbi.

Snevning af plads og tid

Hvis du ser på det sorte hul langtfra, er detvil være som enhver anden massiv genstand. Mens det ligger lige foran dig, adlyder det lovene i klassisk mekanik og den Newtonske lov om universal tyngdekraft, der siger, at tiltrækningen mellem to objekter er proportional med deres masse og aftager med stigende afstand. Med andre ord er der ingen gravitationsforskel mellem R136a1, en “blå” dværg, der vejer 265 solskinne og et sort hul med samme vægt.

Gå nærmere det sorte hul for at komme inddets tyngdefelt, og du vil støde på to forskellige sæt regler. Med Einsteins generelle relativitetsteori, der tillader eksistensen af ​​sorte huller, der fordrejer rum og tid, og ekstrem tyngdekraft, der bringer denne krumning til ekstreme.

Hvis du vil udforske et sort hul uden at kravle udrumskib, vil du opdage, at jo tættere du er på midten af ​​den enorme masse, jo mere vil dine motorer rive for at holde dig i en cirkulær bane. For det første kan små raketpulser stabilisere den; men jo længere, jo mere energi skal du bruge for ikke at forlade bane. Som et resultat vil kun non-stop-betjening af raketmotorer adskille dig fra altomfattende intet. I filmen Interstellar - og dette skyldes Christopher Nolan og Kip Thorne - viste det sig imidlertid, at disse effekter var overraskende anstændige.

Så snart du er tom for brændstof (eller dupludselig beslutter at slukke for motorerne), vil du krydse begivenhedshorisonten for et sort hul, den grænse, som selv lys ikke kan vende tilbage. Derefter bliver du nødt til at svare for alle dine synder. Intet vil stoppe den ubønnhørlige bevægelse mod singulariteten - kernen i det uendeligt komprimerede rum og tid, hvor fysik, som vi kender det, bliver til en bold og hviner.

Når du skrider frem, vil tiden væreat bremse. Meget stærk. Fra dit synspunkt ændres intet, men dine venner, der ser dit trick, vil se noget som sløret lyn. Men kun til begivenhedshorisonten - lyset går ikke ud over det, hvilket betyder, at ingen kan se dig. Den perfekte forbrydelse, ikke?

Tyngdens krumning af tid - et fænomenalmindelig nok, men for svag til at blive bemærket. På Jorden, for eksempel, når du har boet en milliard år på havoverfladen, vil du være et sekund yngre end din kammerat, der boede på toppen af ​​Everest. De siger, at tiden er bange for pyramiderne, men du er nødt til at bruge for meget tid på at læne dig mod hendes kind for at føle afmatningen i tiden.

I et sort hul drejer tiden rundt. Når vi siger, at det ikke kan undgås at falde i en singularitet, betyder det ikke kun den ubønhørlige handling af tyngdekraften eller rumforvrængning. Tid i et sort hul komprimeres i en sådan grad, at stien til singulariteten bogstaveligt bliver din fremtid. At flygte fra en singularitet vil være som at forsøge at stoppe tiden.

Hvad vil der ske med vores solsystem, hvis det pludselig oplever vrede af et sort hul og falder ned i sin boblebad?

Tiden er kommet

Lad os sige, at vi har et sort hul, der er låsti et dobbelt system i en favn med en stjerne, der forbereder sig på at blive en supernova. Pludselig sker dette, skyder gravitationsgiganten i vores retning med en hastighed på titusinder og hundreder af kilometer i sekundet. Hvordan ved vi om dette?

Svaret er enkelt: vi ved ikke, før han kolliderer med noget, fordi den massive tyngdekraft af sorte huller ikke engang frigiver lys. Så i stedet for at prøve at finde sort peber på et sort tæppe, lad os se på et par måder, der kan hjælpe os direkte med at identificere et sort hul.

For det første vil stof, der er revet af et sort hul, udsende stråling, når akkretionsskiven roterer. Rummet omkring vil gløde som et juletræ i nattens mørke.

For det andet forvrængning af rummet omkring sorthuller kan detekteres ved jordiske metoder. For eksempel ved hjælp af gravitationslinsering, der er forudsagt inden for rammerne af Einsteins generelle relativitetsteori. Effekten manifesterer sig i nærheden af ​​massive genstande og registreres af astronomer. Den samme metode bruges til at søge efter mørk stof.

Men selv under ideelle forhold skal du opdage sorthullet vil således være vanskeligere end at finde lopper på en plettet hund om natten med kikkert. Med et bind for øjet. For en vellykket gravitationslinsering skal et sort hul passere mellem os og stjernen. Og efter det er vi stadig nødt til at være heldige.

Derudover kan et sort hul gøre sig gjeldende,hvis det interagerer gravitationsmæssigt med himmelobjekter som planeter, stjerner, asteroider og kometer, hvilket igen bringer os til det centrale spørgsmål: hvor tæt vil vores hypotetiske sorte hul i nabolaget være placeret?

Jo nærmere, jo farligere er det naturligvis. Når de nærmer sig banerne på planeterne og månerne, vil de danse som en spurve fanget i en bane, trække banekurver bag det og forstyrre den rækkefølge, de har forsøgt at samle i dele siden Nikolai Copernicus tid.

Her på Jorden, tidevand og ebber affarven på himlen. Hvis tyngdekraften, som beordret af Zhirinovsky, fremmedgør planetens bane længere fra solen, gør den tættere, gør den mere elliptisk, vil vi i bedste fald lide af ændringer i temperatur og underhed med årstiderne. I værste fald (ud over at blive en del af et sort hul), kan Jorden falde på Solen eller gå på en lang rejse ned i rummet, hvorved vi alle kommer til en kold død.

Den berømte astrofysiker Neil de Grass Tyson udtrykte engang kortfattet de problemer, der ville opstå, hvis der blev fundet en "sort gæst" i nærheden:

”Hvis et sort hul besøger os, vil solsystemet have en dårlig dag.”

Nå, da vi er dømt, lad os samle vores mod og dykke mod singulariteten.

Gode ​​og dårlige nyheder

På russisk er der et ord med seks bogstavervil bedst beskrive, hvad der venter os. Lad os kalde det bare håbløst. Forskere lærte at dele sig med nul, og vi endte i et sort hul. Selv Bruce Willis med en modig besætning af oliearbejdere, der havde gennemgået en særlig uddannelse i Chelyabinsk, ville ikke have reddet os.

Hvis der optrådte et sort hul i nærheden af ​​Neptune, ville vi gøre detfølte det straks. Forskere kender Neptuns bane så godt, at de endda kan registrere et afvigelse på 1 bue sekund (enhed af vinkelmål). Et almindeligt sort hul med en masse på 10 solskin, der flyver med en hastighed på 300 km / s, ville forråde sig i en afstand af en tiendedel af et lysår.

Og her er det sidste stykke gode nyhed: et sort hul i denne størrelse vil give os mindst 100 år til at afslutte vores jordiske anliggender. Måske vil en fare i denne størrelsesorden stoppe alle jordiske krige eller starte en global krig. Måske har menneskeheden tid til at ødelægge sig selv, så snart den finder ud af, at om hundrede år - alt, kaput. Det betyder ikke noget indtil videre. Hvis hullet bevæger sig langsommere, øges den fatale ventetid ti gange. Og så skulle der være tid nok til at bygge en ark eller samle en planetarisk kuffert med ting.

Når du nærmer dig Neptune, sort dødtrækker gasgiganten fra bane. Planeten begynder at opføre sig underligt: ​​når den bevæger sig væk fra os, opstår der en rødskift - bølgelængden af ​​dens stråling, inklusive lys, går ind i det røde spektrum. Så snart Neptune er bag et sort hul, strækker sig gravitationslinsen sig over den sorte sfære og flyder rundt om det. Når planeten vises igen, allerede foran os, gennemgår dens farver et blåt skift - bølgelængden går til denne ende af spektret.

Det røde og blå skift er som regel en konsekvens af fjernelse eller tilnærmelse af et stjerneobjekt i forhold til os. Ligner Doppler-effekten.

Men som et sort hul "spiser" planeten,gassen roterer i en gravitationsspiral, som sukker under oprettelsen af ​​bomuldssand. Fra vores synspunkt vil spiralen for evigt gå til begivenhedshorisonten. Men det lys, der udsendes ved Neptuns død, vil blive reflekteret fra det sorte hul i det negative, ligesom solkoronen under en formørkelse.

Jo nærmere det sorte hul er jorden, jo mere vil den omgivende forvrængningseffekt vises som i et skævt spejl. Alle teleskoper vil kun se tomrummet i midten af ​​det sorte hul.

Hvis vores sorte død er supermassivsort hul, historien vil ende - dens begivenhedshorisont vil være fem gange større end solsystemet. Men det er kedeligt. Lad os tage et mindre eksempel og stadig prøve at finde ud af indersiden af ​​dette monster.

Beyond the Event Horizon

Vi bevæger os langs kaninhullet, vel vidende at dinDet bliver meget kort at lære hende at kende. Vi håber, at vi i det mindste får tid til at evaluere det indre af det sorte hul. Heldigvis for os, men desværre for solsystemet, er dette sorte hul supermassivt. Vi ændrede reglerne, men hvis vi ikke havde gjort dette, ville alt være afsluttet af en eller anden grund.

I et lille sort hul - sige med en masse på 30suns - tidevandskræfter forårsaget af en stigning i tyngdekraften ville rive os fra hinanden længe før vi nåede begivenhedshorisonten. Men der er tyngdekraften omkring en million jordiske. For at nyde sejren - fordi vi har nået begivenhedshorisonten - har vi ikke 0,0001 sekunder.

I et supermassivt sort hul med en masse på 5millioner soler, ligesom den, der ligger i centrum af vores galakse, venter en helt anden oplevelse på os. Ethvert sort hul, der har optaget en masse på mere end 30 tusind solskin, har tidevandsstyrker med tyngdekraft mindre end en jord i begivenhedshorisonten. Vi vil have 16 sekunder på at se os om (og ændre spillereglerne), før vi når Singularitet. Jo mere masse, jo mere tid.

At falde gennem en begivenhedshorisont er som en procesfalder i søvn eller forelsker sig: det er vanskeligt at bestemme udgangspunktet, når dette sker, men efter det vil din virkelighedssans være helt anderledes. Du vil se stjerner i et sort hul (lys kommer ind, men ikke omvendt), men rummet omkring det ligner en sæbebobler.

Nå, når du er knust til nul, dudu når et punkt med uendelig krumning, hvor den tid og det rum, vi kender, kommer til en ende. Og for at lære, hvordan fysik fungerer på dette tidspunkt med uendelig krumning af tid og rum, uendelig masse og densitet, har vi simpelthen ikke muligheden. Nogle gange ser det ud til, at hjertet i et sort hul vil afsløre os alle universets hemmeligheder eller rejse et uendeligt antal spørgsmål. Men dette er bare et gæt.