Χώρος

Τι συμβαίνει εάν εμφανιστεί μια μαύρη τρύπα στο ηλιακό σύστημα;

Τα πειράματα σκέψης είναι ένα μεγάλο πράγμα. Μπορούμε να φανταστούμε τι θα συμβεί αν εξαφανιστεί η Σελήνη και υποψιάζουμε ότι οι πρόγονοί μας είδαν την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του Γαλαξία. Υποθέτουμε ότι το φεγγάρι δεν ήταν πάντα νεκρό και κρύο, και ότι τα ποτάμια και οι θάλασσες κάποτε έρεναν στον Άρη. Αλλά είμαστε στην άκρη του γαλαξία και οι μαύρες τρύπες για μας σχεδόν δεν υπάρχουν. Τι γίνεται αν σχηματιστεί ένας από αυτούς στο ηλιακό σύστημα; Είναι αυτό δυνατόν κατ 'αρχήν;

Παράξενα πράγματα άρχισαν να συμβαίνουν στον νυχτερινό ουρανό. Εσείς, όπως πολλοί άλλοι, παρακολουθείτε ενεργά τα νέα. Ο πρόεδρος μιλάει, υποστηρίζεται από αστροφυσικούς, γεωλόγους και κλιματολόγους. Είναι νευρικός, αλλά αποτίει φόρο τιμής στην παράδοση, χωρίζει τα νέα σε "κακό" και "καλό". Καλά νέα: δεν έχουμε πεθάνει, ο πλανήτης δεν έχει καταστραφεί, δεν έχει διοχετευθεί στο διάστημα και δεν έχει ξετυλιχθεί σε έναν βαρυτικό τροχό. Κακό: περιμένουμε "πολύ ενδιαφέρουσα αλλαγή του κλίματος". Προσπαθώντας να επιβιώσει κοντά σε μια μαύρη τρύπα είναι σαν να φύγετε από τον Τιτανικό - για χάρη του ψυχρού θανάτου στον ωκεανό.

Πριν φτάσετε στο συναγερμόβαλίτσα ή να αρχίσετε να τρελαίνοντας: μην φοβάστε, αυτό είναι μόνο ένα πνευματικό πείραμα. Οι μαύρες τρύπες είναι ένα από τα χειρότερα φαινόμενα του σύμπαντος. Το τεράστιο βάρος τους στρέφει το διάστημα και το χρόνο - και την κατανόηση της φύσης τους - στο όριο, σε ένα σημείο. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (όπως αυτή) κρύβονται στους πυρήνες των γαλαξιών, απορροφώντας εκατομμύρια, δισεκατομμύρια αστέρια. Η πιο ακριβής εικόνα μιας μαύρης τρύπας μέχρι σήμερα που έχουμε δει στην ταινία "Interstellar". Στην πραγματικότητα, αυτό το φαινόμενο είναι πολλές φορές χειρότερο.

Τι συμβαίνει όταν γεννιέται μια μαύρη τρύπα ή ανακαλύπτεται κοντά στο ηλιακό μας σύστημα;

Το περιεχόμενο

  • 1 Χαιρετισμούς από την Άβυσσο
  • 2 Καμπύλη χώρου και χρόνου
  • Έχει έρθει η ώρα 3
  • 4 καλά και κακά νέα
  • 5 Πέρα από τον ορίζοντα συμβάντος

Γεια σας από την άβυσσο


Η πιο ακριβής εικόνα της μαύρης τρύπας μέχρι τώρα

Θα πρέπει να το καταλάβετε. Πόσο κοντά; Από πού; Ποια είναι η μάζα;

Θα πρέπει να σημειωθεί αμέσως ότι ο ήλιος μας ποτέθα γίνει μια μαύρη τρύπα. Για να γίνει αυτό, χρειαζόμαστε μια μάζα που να υπερβαίνει την ηλιακή μάζα κατά ένα συντελεστή 10-15. Στη συνέχεια θα συμβεί μια βαρυτική κατάρρευση και υπό την επίδραση της βαρύτητας το θέμα θα καταρρεύσει κυριολεκτικά σε ένα σημείο. Ένα παρόμοιο φαινόμενο βρίσκεται στην καρδιά των βόμβων υδρογόνου και στη θεωρία της ψυχρής σύντηξης, εκτός και αν η βαρύτητα παίζει διαφορετικό ρόλο. Επιπλέον, άλλα αστέρια στους γειτονικούς γαλαξίες δεν είναι κατάλληλα για το ρόλο των πιθανών μαύρων τρυπών. Οι περισσότεροι από αυτούς είναι κόκκινοι νάνοι και έχουν μάζα 8-60% του ήλιου μας.

Δύο επιλογές παραμένουν: είτε εμφανίζεται αυθόρμητα μια μαύρη τρύπα στο περιβάλλον μας, είτε προέρχεται από το πουθενά. Το πρώτο θα ήταν εφικτό αν όλοι οι φόβοι γύρω από τον Μεγάλο Αδρονικό Πολλαπλασιαστή απέκτησαν νόημα και δημιούργησαν τεχνητά μια μαύρη τρύπα. Αλλά όχι, αυτό δεν είναι δυνατό.

Όσον αφορά το δεύτερο, οι αστρονόμοι και οι αστροφυσικοίεπιβεβαίωσε την ύπαρξη περίπου 2.000 περιπλανώμενων μαύρων τρυπών, αλλά οι πιθανότητες ότι κάποιος από αυτούς θα μας φτάσει είναι σχεδόν μηδέν. Και όπως γράφει ο συγγραφέας Douglas Adams:

"Ο Κόσμος είναι υπέροχος. Απλά δεν μπορείτε να συνειδητοποιήσετε πόσο απίστευτο και εκπληκτικά μεγάλο είναι. Εννοώ, μπορεί να φαίνεται σαν ένας μακρύς δρόμος προς το φαρμακείο, αλλά με τα πρότυπα του χώρου είναι σπόροι. "

Ωστόσο, η πιθανότητα μιας μαύρης τρύπας είναι πολύ ενδιαφέρουσα για ένα γεγονός που πρέπει να περάσει.

Εξόγκωση χώρου και χρόνου

Αν κοιτάξετε τη μαύρη τρύπα από μακριά, αυτόθα είναι σαν οποιοδήποτε άλλο τεράστιο αντικείμενο. Ενώ είναι ακριβώς μπροστά σας, υπακούει στους νόμους της κλασσικής μηχανικής και του Νευτώνιου νόμου της παγκόσμιας βαρύτητας, που δηλώνει ότι η έλξη μεταξύ δύο αντικειμένων είναι ανάλογη της μάζας τους και μειώνεται με αυξανόμενη απόσταση. Με άλλα λόγια, δεν υπάρχει διαφορά βαρύτητας μεταξύ του R136a1, ενός «μπλε» νάνου που ζυγίζει 265 ήλιους και μιας μαύρης τρύπας με το ίδιο βάρος.

Πηγαίνετε πιο κοντά στη μαύρη τρύπα για να μπείτετο βαρυτικό πεδίο του και θα συναντήσετε δύο διαφορετικά σύνολα κανόνων. Με τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η οποία επιτρέπει την ύπαρξη μαύρων τρυπών που διαστρεβλώνουν το χώρο και το χρόνο και την ακραία βαρύτητα, η οποία παίρνει αυτή την καμπυλότητα στα άκρα.

Εάν θέλετε να εξερευνήσετε μια μαύρη τρύπα χωρίς να σκάσετε έξωδιαστημόπλοιο, θα διαπιστώσετε ότι όσο πιο κοντά βρίσκεστε στο κέντρο της τεράστιας μάζας, τόσο περισσότερο οι μηχανές σας θα σχιστούν για να σας κρατήσουν σε κυκλική τροχιά. Κατ 'αρχάς, μικροί παλμοί πυραύλων μπορούν να τον σταθεροποιήσουν. αλλά όσο περισσότερο πηγαίνετε, τόσο περισσότερη ενέργεια θα πρέπει να περάσετε για να μην αφήσετε την τροχιά. Ως αποτέλεσμα, μόνο η μη σταματήσει λειτουργία των πυραυλοκινητήρων θα σας χωρίσει από όλα-καταναλώνουν τίποτα. Ωστόσο, στην ταινία Interstellar - και αυτό οφείλεται στον Christopher Nolan και τον Kip Thorne - αυτά τα αποτελέσματα αποδείχθηκαν εκπληκτικά αξιοπρεπή.

Μόλις εξαντλείται το καύσιμο (ή εσείςαποφασίσετε ξαφνικά να απενεργοποιήσετε τους κινητήρες), θα περάσετε τον ορίζοντα συμβάντος μιας μαύρης τρύπας, τα σύνορα λόγω της οποίας το φως δεν μπορεί να επιστρέψει. Μετά από αυτό, θα πρέπει να απαντήσετε για όλες τις αμαρτίες σας. Τίποτα δεν θα σταματήσει την αδυσώπητη κίνηση προς την ιδιαιτερότητα - τον πυρήνα του άπειρου συμπιεσμένου χώρου και του χρόνου, όπου η φυσική, όπως την ξέρουμε, μετατρέπεται σε μπάλα και κλαψουρίζει.

Καθώς προχωράτε, ο χρόνος θα είναινα επιβραδύνει. Πολύ ισχυρή. Από την άποψή σας, τίποτα δεν θα αλλάξει, αλλά οι φίλοι σας παρακολουθώντας το τέχνασμα σας θα δουν κάτι σαν θολή αστραπή. Αλλά μόνο στον ορίζοντα των γεγονότων - το φως δεν υπερβαίνει αυτό, πράγμα που σημαίνει ότι κανείς δεν μπορεί να σας δει. Το τέλειο έγκλημα, σωστά;

Βαρυτική καμπυλότητα του χρόνου - ένα φαινόμενοαρκετά συνηθισμένο, αλλά πολύ αδύναμο για να παρατηρηθεί. Στη Γη, για παράδειγμα, έχοντας ζήσει ένα δισεκατομμύριο χρόνια στο επίπεδο της θάλασσας, θα είστε ένας δεύτερος νεότερος από τον ομότιμό σας που ζούσε στην κορυφή του Everest. Λένε ότι ο χρόνος φοβάται τις πυραμίδες, αλλά πρέπει να περάσετε πάρα πολύ χρόνο που ακουμπάει το μάγουλό της για να αισθανθεί την επιβράδυνση στο χρόνο στο Παρίσι.

Σε μια μαύρη τρύπα, ο χρόνος γυρίζει γύρω. Όταν λέμε ότι δεν μπορεί να αποφευχθεί να πέσει κανείς σε μια ιδιαιτερότητα, αυτό σημαίνει όχι μόνο την αδυσώπητη δράση της βαρύτητας ή τη στρέβλωση του χώρου. Ο χρόνος σε μια μαύρη τρύπα είναι συμπιεσμένος σε τέτοιο βαθμό ώστε η πορεία προς την ιδιαιτερότητα να γίνει κυριολεκτικά το μέλλον σας. Η αποφυγή μιας ιδιαιτερότητας θα είναι σαν να προσπαθείτε να σταματήσετε το χρόνο.

Τι συμβαίνει με το ηλιακό μας σύστημα αν ξαφνικά βιώσει την οργή μιας μαύρης τρύπας και πέσει στο τζαμί του;

Ήρθε η ώρα

Ας πούμε ότι έχουμε μια μαύρη τρύπα που είναι κλειδωμένησε ένα διπλό σύστημα σε μια αγκαλιά με ένα αστέρι που ετοιμάζεται να γίνει σουπερνόβα. Ξαφνικά αυτό συμβαίνει, ο βαρυτικός γίγαντας βλαπτει προς την κατεύθυνση μας με ταχύτητα δεκάδων και εκατοντάδων χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Πώς μπορούμε να το μάθουμε;

Η απάντηση είναι απλή: δεν ξέρουμε μέχρι να συγκρουστεί με κάτι, επειδή η μαζική βαρύτητα των μαύρων τρυπών δεν απελευθερώνει ούτε φως. Έτσι, αντί να προσπαθήσουμε να βρούμε μαύρο πιπέρι σε μαύρο χαλί, ας δούμε μερικούς τρόπους που θα μας βοηθήσουν να εντοπίσουμε άμεσα μια μαύρη τρύπα.

Πρώτον, η ύλη που σκίζεται από μια μαύρη τρύπα θα εκπέμπει ακτινοβολία καθώς περιστρέφεται ο δίσκος προσαύξησης. Ο χώρος γύρω θα λάμψει σαν χριστουγεννιάτικο δέντρο στο σκοτάδι της νύχτας.

Δεύτερον, η παραμόρφωση του χώρου γύρω από το μαύροοι οπές μπορούν να ανιχνευθούν με επίγειες μεθόδους. Για παράδειγμα, με χρήση βαρυτικών φακών, που προβλέπονται στο πλαίσιο της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Η επίδραση εκδηλώνεται κοντά σε τεράστια αντικείμενα και καταγράφεται από τους αστρονόμους. Η ίδια μέθοδος χρησιμοποιείται για την αναζήτηση σκοτεινής ύλης.

Αλλά ακόμη και υπό ιδανικές συνθήκες, ανιχνεύστε μαύρομια τρύπα με αυτόν τον τρόπο θα είναι πιο δύσκολη από την εύρεση ενός ψύλλου σε ένα στίγμα σκυλί το βράδυ με κιάλια. Με τα μάτια του οφθαλμού. Για έναν επιτυχή βαρυτικό φακό, πρέπει να περάσει μια μαύρη τρύπα ανάμεσα σε εμάς και το αστέρι. Και μετά από αυτό πρέπει ακόμα να είμαστε τυχεροί.

Επιπλέον, μια μαύρη τρύπα μπορεί να γίνει αισθητή,αν αλληλεπιδράσει βαρυτικά με ουράνια αντικείμενα όπως είναι οι πλανήτες, τα αστέρια, οι αστεροειδείς και οι κομήτες, που μας φέρνει και πάλι στο βασικό ερώτημα: Πόσο κοντά θα βρεθεί η υποθετική μαύρη τρύπα που βρίσκεται στη γειτονιά;

Φυσικά, όσο πιο κοντά, τόσο πιο επικίνδυνο. Καθώς πλησιάζουν τις τροχιές των πλανητών και των φεγγαριών, χορεύουν σαν σπουργίτι που έχει συλληφθεί σε ένα ιστό, σέρνοντας τροχιά γύρω από αυτό και διαταράσσοντας την τάξη που προσπαθούν να συναρμολογήσουν σε μέρη από την εποχή του Νικολάι Κοπέρνικου.

Εδώ στη Γη, οι παλίρροιες και οι εκβολές τουτο χρώμα του ουρανού. Εάν η βαρύτητα, όπως διατάσσεται από τον Ζιρινόφσκι, αποξενώνει την τροχιά του πλανήτη μακρύτερα από τον Ήλιο, το κάνει πιο κοντά, το κάνει πιο ελλειπτικό, στην καλύτερη περίπτωση θα υποφέρουμε από αλλαγές θερμοκρασίας και παράξενη εμφάνιση με τις εποχές. Στη χειρότερη περίπτωση (πέρα από το να γίνει μέρος μιας μαύρης τρύπας), η Γη μπορεί να πέσει στον Ήλιο ή να πάει σε ένα μακρύ ταξίδι στα βάθη του διαστήματος, καταθλίνοντας όλους μας στον ψυχρό θάνατο.

Ο διάσημος αστροφυσικός Neil de Grasse Tyson εξέφρασε σύντομα τα προβλήματα που θα προέκυπταν αν βρέθηκε ένας «μαύρος επισκέπτης» κοντά:

"Εάν μας επισκεφθεί μια μαύρη τρύπα, το ηλιακό σύστημα θα έχει μια κακή μέρα."

Λοιπόν, από τη στιγμή που είμαστε καταδικασμένοι, ας συγκεντρωθούμε το θάρρος μας και να βουτήξουμε προς την ιδιαιτερότητα.

Καλά και άσχημα νέα

Στα ρωσικά υπάρχει μια λέξη έξι λέξεωνθα περιγράφει καλύτερα τι μας περιμένει. Ας το αποκαλούμε απλώς απελπιστικό. Οι επιστήμονες έμαθαν να χωρίσουν με μηδέν και καταλήξαμε σε μια μαύρη τρύπα. Ακόμα και ο Bruce Willis, με ένα θαρραλέο πλήρωμα πετρελαϊκών εργαζομένων που είχαν υποβληθεί σε ειδική εκπαίδευση στο Chelyabinsk, δεν θα μας έσωζε.

Εάν μια μαύρη τρύπα εμφανίστηκε κοντά στον Ποσειδώνα, θα κάναμετο ένιωσα αμέσως. Οι επιστήμονες γνωρίζουν τόσο καλά την τροχιά του Ποσειδώνα ώστε να μπορούν να ανιχνεύσουν ακόμη και μια απόκλιση 1 δευτερολέπτου (μια μονάδα γωνιακού μέτρου). Μια συνηθισμένη μαύρη τρύπα με μάζα δέκα ήλιων που φέρουν ταχύτητα 300 χλμ. / Ο θα προδιδόταν σε απόσταση ενός δέκατου ενός φωτεινού έτους.

Και εδώ είναι το τελευταίο κομμάτι των καλών ειδήσεων: μια μαύρη τρύπα αυτού του μεγέθους θα μας δώσει τουλάχιστον 100 χρόνια για να ολοκληρώσουμε τις επίγειες υποθέσεις μας. Ίσως ένας κίνδυνος αυτού του μεγέθους θα σταματήσει όλους τους επίγειους πολέμους ή θα ξεκινήσει ένα παγκόσμιο. Ίσως η ανθρωπότητα να έχει το χρόνο να καταστραφεί από μόνη της, μόλις διαπιστώσει ότι σε εκατό χρόνια - όλα, καπουτ. Δεν έχει σημασία μέχρι στιγμής. Εάν η τρύπα μετακινηθεί πιο αργά, ο θανατηφόρος χρόνος αναμονής θα αυξηθεί δέκα φορές. Και τότε θα πρέπει να υπάρχει αρκετός χρόνος για να χτίσετε μια κιβωτό ή να συλλέξετε μια πλανητική βαλίτσα με πράγματα.

Καθώς πλησιάζετε στον Ποσειδώνα, μαύρο θάνατοτραβάει τον γίγαντα του φυσικού αερίου από την τροχιά. Ο πλανήτης αρχίζει να συμπεριφέρεται παράξενα: καθώς απομακρύνεται από εμάς, εμφανίζεται μια κόκκινη μετατόπιση - το μήκος κύματος της ακτινοβολίας του, συμπεριλαμβανομένου του φωτός, πηγαίνει στο κόκκινο φάσμα. Μόλις ο Ποσειδώνας βρίσκεται πίσω από μια μαύρη τρύπα, ο βαρυτικός φακός εκτείνεται πάνω από τη μαύρη σφαίρα και ρέει γύρω του. Όταν ο πλανήτης εμφανιστεί ξανά, ήδη μπροστά μας, τα χρώματα του υποβάλλονται σε μια μπλε μετατόπιση - το μήκος κύματος πηγαίνει σε αυτό το τέλος του φάσματος.

Η κόκκινη και η μπλε μετατόπιση, κατά κανόνα, είναι συνέπεια της απομάκρυνσης ή προσέγγισης ενός αστρικού αντικειμένου σε σχέση με εμάς. Παρόμοια με το φαινόμενο Doppler.

Ωστόσο, καθώς μια μαύρη τρύπα «τρώει» τον πλανήτη,το αέριο θα περιστραφεί σε μια βαρυτική σπείρα, όπως η ζάχαρη κατά τη δημιουργία της ζαχαρωτής βαμβακιού. Από τη δική μας άποψη, η σπείρα θα πάει για πάντα στον ορίζοντα συμβάντος. Αλλά το φως που εκπέμπεται από το θάνατο του Ποσειδώνα θα αντανακλάται από τη μαύρη τρύπα σε αρνητικό, όπως η ηλιακή κορώνα κατά τη διάρκεια μιας έκλειψης.

Όσο πιο κοντά βρίσκεται η μαύρη τρύπα στη Γη, τόσο περισσότερο θα εμφανιστεί το φαινόμενο παραμόρφωσης, όπως σε έναν καμπύλο καθρέφτη. Όλα τα τηλεσκόπια θα δουν μόνο το κενό στο κέντρο της μαύρης τρύπας.

Αν ο μαύρος θάνατός μας είναι υπερμεγέθηςμαύρη τρύπα, η ιστορία θα τελειώσει - ο ορίζοντας του γεγονότος θα είναι πέντε φορές μεγαλύτερος από το ηλιακό σύστημα. Αλλά είναι βαρετό. Ας πάρουμε ένα μικρότερο παράδειγμα και προσπαθούμε ακόμα να φτιάξουμε τα εσωτερικά του τέρατος.

Πέρα από τον ορίζοντα συμβάντων

Περνάμε στην τρύπα του κουνελιού, γνωρίζοντας ότι σαςη γνωριμία της θα είναι πολύ σύντομη. Ελπίζουμε ότι τουλάχιστον θα έχουμε χρόνο για να αξιολογήσουμε το εσωτερικό της μαύρης τρύπας. Ευτυχώς για μας, αλλά δυστυχώς για το Ηλιακό Σύστημα, αυτή η μαύρη τρύπα είναι υπερμεταβλητή. Αλλάξαμε τους κανόνες, αλλά αν δεν το κάναμε αυτό, όλα θα είχαν τελειώσει για κάποιο λόγο.

Σε μια μικρή μαύρη τρύπα - ας πούμε, με μάζα 30οι ήλιοι - οι παλιρροιακές δυνάμεις που προκαλούνται από την αυξημένη σοβαρότητα θα μας κόψουν πολύ μακρινά προτού φτάσουμε στον ορίζοντα συμβάντος. Αλλά η βαρύτητα είναι περίπου ένα εκατομμύριο γήινα. Για να απολαύσουμε τη νίκη - επειδή έχουμε φτάσει στον ορίζοντα γεγονότος - δεν θα έχουμε 0.0001 δευτερόλεπτα.

Σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα με μάζα 5εκατομμύρια ήλιοι, όπως αυτό που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία μας, μας περιμένει μια εντελώς διαφορετική εμπειρία. Κάθε μαύρη τρύπα που έχει απορροφήσει μια μάζα άνω των 30.000 ήλιων έχει παλιρροιακές δυνάμεις με βαρύτητα μικρότερη από μία γη στον ορίζοντα συμβάντος. Θα έχουμε 16 δευτερόλεπτα για να κοιτάξουμε (και να αλλάξουμε τους κανόνες του παιχνιδιού) προτού φτάσουμε στο σημείο της ιδιαιτερότητας. Όσο περισσότερη μάζα, τόσο περισσότερο χρόνο.

Η πτώση ενός ορίζοντα γεγονότος είναι σαν μια διαδικασίακοιμάστε ή ερωτευτείτε: είναι δύσκολο να προσδιορίσετε το σημείο εκκίνησης όταν αυτό συμβαίνει, αλλά μετά από αυτό το αίσθημα πραγματικότητας θα είναι εντελώς διαφορετικό. Θα δείτε τα αστέρια σε μια μαύρη τρύπα (το φως μπαίνει, αλλά όχι το αντίστροφο), αλλά ο χώρος γύρω του θα μοιάζει με μια σαπουνόφουσκα.

Λοιπόν, αφού θρυμματιστείς στο μηδέν, εσύθα φτάσετε σε ένα σημείο άπειρης καμπυλότητας, όπου ο χρόνος και ο χώρος που μας γνωρίζει τελειώνει. Και για να μάθουμε πώς λειτουργεί η φυσική σε αυτό το σημείο της άπειρης καμπυλότητας του χρόνου και του χώρου, άπειρη μάζα και πυκνότητα, απλά δεν έχουμε την ευκαιρία. Μερικές φορές φαίνεται ότι η καρδιά μιας μαύρης τρύπας θα ανοίξει μπροστά μας όλα τα μυστικά του σύμπαντος ή θα θέσει ένα άπειρο αριθμό ερωτήσεων. Αλλά αυτό είναι μόνο μια εικασία.