Конечно, сравнение с поглощением пищи, когда рассматриваются глобальные космические процессы, может выглядеть немного вульгарным. Тем не менее, если говорить простыми словами, то вопрос на уровне обывателя действительно выглядит именно так. Может ли черная дыра проглотить или поглотить, если угодно, Землю?
Как известно, в центре каждой галактики располагается черная дыра и в космическом масштабе данное пространство представляет собой, так сказать, системообразующее предприятие относительно которого выстраиваются все остальные процессы. Астрономы до сих пор рассматривают загадки черных дыр. Многое поняли и многое до сих пор не ясно.
Интересное про черные дыры
Помимо этого, не всегда такое образование располагается в центре галактики. Также есть и черные дыры, которые образованы там, где раньше были звезды. Процесс, даже при поверхностном рассмотрении, выглядит весьма любопытно.
Если звезда занимается излучением света, то черная дыра, которая возникает из звезды, которая истощает себя и претерпевает ряд термоядерных процессов, наоборот только поглощает свет.
Более того, гравитация там невероятно мощна, что делает черную дыру пространством, которое втягивает в себя буквально все, ничего не отдавая. Свет здесь является наиболее характерным примером, так как позволяет представить какова мощность гравитации пространства, которое даже свет только втягивает, но не отражает.
Влияние черных дыр на пространство и время
0
Если посмотреть на черную дыру издалека, она будет похожа на любой другой массивный объект. Пока она прямо перед вами, она подчиняется законам классической механики и ньютоновскому закону универсальной гравитации, который гласит, что притяжение между двумя объектами пропорционально их массе и уменьшается с увеличением дистанции. Другими словами, нет гравитационной разницы между R136a1, «голубым» карликом весом в 265 солнц и черной дырой с таким же весом. Подойдите к черной дыре поближе, чтобы попасть в ее гравитационное поле, и вы столкнетесь с двумя разными наборами правил. С общей теорией относительности Эйнштейна, которая допускает существование черных дыр, искривляющих пространство и время, и экстремальной гравитацией, которая доводит это искривление до крайности. Если вы хотите изучить черную дыру, не вылезая из звездолета, вы обнаружите, что чем ближе вы к средоточию огромной массы, тем больше ваши двигатели будут надрываться, чтобы удержать вас на круговой орбите. Сначала небольшие импульсы ракеты смогут стабилизировать ее; но чем дальше, тем больше энергии вам придется тратить, дабы не сойти с орбиты. В итоге, только безостановочная работа двигателей ракеты будет отделять вас от всепоглощающего ничто. Как только у вас закончится топливо (ну или вы сойдете с ума и выключите двигатели), вы пересечете горизонт событий черной дыры, границу, из-за которой не может вернуться даже свет. После этого вам придется ответить за все свои грехи. Ничто не остановит неумолимое движение к сингулярности — ядру бесконечно сжатого пространства и времени, где физика, какой мы ее знаем, сворачивается в клубок и скулит. По мере вашего продвижения время будет замедляться. Очень сильно. С вашей точки зрения ничего не изменится, но ваши друзья, наблюдающие за вашим трюком, увидят словно смазанные молнии. Но только до горизонта событий — за его пределы не выходит свет, а значит увидеть вас никто не сможет. Идеальное преступление, не так ли? Гравитационные искривления времени — явление достаточно обыденное, но слишком слабое, чтобы быть замеченным. На Земле, к примеру, прожив миллиард лет на уровне моря, вы будете на секунду моложе, чем ваш ровесник, проживший на вершине Эвереста. Говорят, время боится пирамид, но вам придется провести слишком много времени, прислонившись к ней щекой, чтобы ощутить замедление времени в Париже. В черной дыре время крутится волчком. Когда мы говорим, что падения в сингулярность нельзя избежать, это означает не только неумолимое действие гравитации или искажение пространство. Время в черной дыре сжимается до такой степени, что путь в сингулярность буквально становится вашим будущим. Бегство от сингулярности будет похоже на попытку остановить время. Хотите узнать, что случится в нашей солнечной системе, если ее угораздит попасть в такой водоворот сил? Читайте дальше.
Функции черных дыр
На самом деле ученые до сих пор в основном дискутируют. Как минимум, в публичных обсуждениях предлагаются по большей части только разнообразные предположения относительно функции черных дыр, физических процессов, которые там происходят.
К примеру, считается, что все что оказывается на границе черной дыры, начинает туда безвозвратно стягиваться и в итоге сжимается до бесконечной плотности на единицу пространства. Пространство является в свою очередь бесконечно малым. В общем, если говорить простыми словами, то черная дыра является сверх массивной во всех своих частях и при этом каждый даже самый маленький кусочек весит крайне много.
Представьте будто пыль весит как планета. Так вот, даже в таком варианте сравнение не совсем корректно, так как черная дыра имеет гораздо более невообразимое соотношение массы и плотности. Отсюда и возникают странные физические процессы, которые там происходят.
Ученые с достаточной степенью достоверности говорят о том, что процессы в черной дыре отличаются от физических процессов во внешнем пространстве. Собственно, этот факт легко понять логически.
Что будет с Землей, если ее поглотит черная дыра
Кевин Пимбблет
Астрофизик, Халлский университет (Великобритания)
2 мартa 2020, 19:46
Цей матеріал також доступний українською
Предположим, что рядом с нами из ниоткуда возникла черная дыра. Есть ли у планеты шанс?
Черные дыры всегда были загадкой и вызывали восторг. И теперь, с открытием гравитационных волн, интерес к черным дырам наверняка возрастет.
Меня часто спрашивают, насколько правдиво то, что показывают в фантастических фильмах о черных дырах, и существуют ли на самом деле кротовые норы, похожие на то, что мы видели в «Звездных вратах». Но есть еще один вопрос, который задают почти всегда – он касается того, что теоретически может случиться с людьми и Землей в целом из-за взаимодействия с черной дырой.
Масса, заряд, вращение
Теоретически, мы можем измерить три характеристики черных дыр: их массу, их вращение (кинетический момент), и их общий электронный заряд. Это все, что нам удастся узнать снаружи, так как любая информация о том, что оказывается внутри черной дыры, теряется. Это утверждение называется «теорема об отсутствии волос». Простыми словами: не имеет значения, насколько сложным («волосатым») будет объект, брошенный в черную дыру, он сожмется (или будет «обрит») до ее массы, заряда и вращения.
Из перечисленных параметров самым значительным является масса. Определяющей характеристикой черной дыры является то, что ее масса сжата до исчезающе малого объема («сингулярности»). Именно масса черной дыры, а также генерируемая ею гравитация наносят ущерб близлежащим объектам.
Радиация поджарит нас задолго до того, как мы превратимся в спагетти
Космические спагетти
Одним из наиболее известных эффектов нахождения поблизости от черной дыры является так называемая «спагеттификация». Вкратце – если вы подберетесь к такой дыре, вас растянет, как спагетти.
Этот эффект вызывается распределением гравитации относительно вашего тела. Представьте, что вы падаете в черную дыру ногами вперед. Поскольку ваши ноги ближе к черной дыре, на них будет влиять большая сила гравитации, чем на вашу голову. Хуже того, ваши руки будет тянуть немного в другую сторону. Поэтому тело не только вытянется, но и сожмется (сузится) к центру. Так что ваше тело, как и любой другой объект, включая Землю, превратится в спагетти задолго до того, как достигнет черной дыры.
Когда именно этот эффект станет смертельным, в основном зависит от массы черной дыры. Для «обычной дыры», образовавшейся в результате коллапса звезды с большой массой, это может быть несколько сотен километров от горизонта событий – точки, за которой никакая информация не в состоянии вырваться из черной дыры. Но в случае сверхмассивной черной дыры – подобной той, что предположительно находится в центре нашей галактики, объект может преодолеть горизонт событий прежде, чем превратится в спагетти. Тому, кто следил бы за горизонтом событий издалека, показалось бы, что вы понемногу замедляетесь, а затем начинаете таять.
Плохие новости для Земли
Что будет, если, теоретически, рядом с Землей из ниоткуда возникнет черная дыра? Начнут действовать те же силы, что приводят к спагеттификации. Сторона Земли, находящаяся ближе к черной дыре, ощутит более сильную гравитацию, чем дальняя сторона. Это станет приговором для планеты: нас просто разорвет.
При этом мы могли бы даже не заметить, если бы нас «проглотила» настоящая сверхмассивная черная дыра, поскольку какое-то время все казалось бы обычным. В таком случае катастрофа произошла бы не сразу.
Помните о радиации
Что интересно, черные дыры не всегда бывают черными. Квазары – объекты в центре далеких галактик, заряжаемые черными дырами, могут быть очень яркими. Они могут светить ярче, чем вся галактика, в которой они находятся. Такая радиация вырабатывается, когда черная дыра поглощает новый материал. Следует уточнить: этот материал все еще находится снаружи горизонта событий, поэтому мы способны его видеть. За горизонтом событий из черной дыры не может вырваться даже свет. Материя, которая накапливается в результате «пиршества» дыры, светится. Именно этот свет мы видим, когда наблюдаем за квазарами.
Но в этом и состоит проблема для всего, что вращается вокруг черной дыры – температура является очень высокой. Радиация поджарит нас задолго до того, как мы превратимся в спагетти.
Жизнь вокруг черной дыры
Тем, кто смотрел фильм Кристофера Нолана Интерстеллар, перспектива планеты, вращающейся вокруг черной дыры, может показаться заманчивой. Для развития жизни нужен источник энергии или температурных изменений. Черная дыра может предоставить и то, и другое. Но есть загвоздка: черная дыра должна быть спящей, в противном случае она будет вырабатывать слишком много радиации, чтобы на каком-либо из близлежащих миров могла зародиться жизнь.
Как выглядела бы жизнь на такой планете (если предположить, что она находится на достаточном расстоянии, чтобы не превратиться в спагетти) – другой вопрос. Количество энергии, получаемой такой планетой, будет, вероятно, незначительным по сравнению с той, что Земля получает от Солнца. К тому же вся окружающая среда на планете будет очень странной. Создатели Интерстеллара консультировались со специалистами, чтобы черная дыра в фильме вышла правдоподобной. Эти факты не делают зарождение жизни невозможным – просто ей будет очень непросто возникнуть на такой планете, а формы, которые она может принять, будут самыми неожиданными.
Перевод
Изначально опубликовано на The Conversation. Републикация полной версии текста запрещена
Больше мнений здесь
Как Земля поглощается черной дырой
Гипотетически есть возможность предположить, как поведет себя планета Земля, если окажется поблизости от черной дыры и пересечет ту границу, точку невозврата, после которой втягивание становится неизбежным. Об этом говорят многие ученые, к примеру, британец Кевин Пимбблет, который предлагает примерно следующий вариант развития:
- сначала люди вообще ничего не понимают;
- планета плавно притягивается к дыре;
- сторона ближе к дыре начинает тонкой струйкой сочиться туда;
- на всей планете наблюдаются странные события;
- планета исчезает и все люди погибают.
Тем не менее, ученые также предполагают о возникновении копии планеты. Также некоторые говорят о том, что черные дыры – просто порталы. Быть может, если туда затянет Землю, люди просто окажутся в волшебном мире из сахарной ваты?
Смертельная опасность для Земли
Нашу планету может уничтожить черная дыра, имеющая радиус всего 2 см. Ближайший страшный для человечества объект находится на расстоянии в 3 тысячи световых лет. Второе чудовище находится в отдаленности 6-и тысяч лет.
По мнению астрофизика Кевина Пимбблета из Великобритании, если наша Земля окажется рядом с черной дырой, то возможно несколько вариантов развития событий. Для простого человека все они кажутся просто фантастическими.
- Та часть планеты, которая будет находиться ближе к объекту, начнет притягиваться гораздо быстрее. Со временем земля превратится в бесконечно длинную струйку вещества, уходящую за горизонт событий. В конечном итоге вся планета будет затянута черной дырой.
- Какое-то время люди даже не заметят, что Землю поглощает черный монстр. Катастрофические изменения произойдут не сразу.
- Земля сгорит еще на пути к объекту.
- Планета Земля, конечно, будет уничтожена, но появится ее копия.
Ученые сошлись только в одном мнении, что черные дыры являются не только разрушителями всей материи, которая попадает под их гравитационное поле. Они играют огромную роль в создании галактик, работают санитарами Вселенной. Возможно, с их помощью Солнечная система стала тем местом, где в относительном спокойствии «живет» наша Земля.
Все варианты выдвинутых гипотез выглядят неправдоподобными. Единственное, что известно ученым наверняка, черные дыры существуют.
А что там, за горизонтом событий, пока остается тайной. Вдруг там находится совершенно другая материя, и законы физики действуют иначе, а время движется вспять?
Контакт: хорошие и плохие новости
0
В русском языке есть слово из шести букв, которое лучше всего описало бы то, что нас ждет. Давайте назовем это просто обречением. Ученые научились делить на ноль, и мы оказались в черной дыре. Даже Брюс Уиллис с отважным экипажем нефтяников, прошедший особую подготовку в Челябинске, не спас бы нас. Появись черная дыра в окрестностях Нептуна, мы бы сразу почувствовали это. Ученые знают орбиту Нептуна так хорошо, что могут обнаружить даже отклонение в 1 угловую секунду (единица угловой меры). Обычная черная дыра с массой в десять солнц, летящая на скорости 300 км/c выдала бы себя еще на расстоянии в одну десятую светового года. И вот вам последняя порция хороших новостей: черная дыра такого размера даст нам минимум 100 лет, чтобы закончить свои земные дела. Возможно, опасность такого масштаба прекратит все земные войны или начнет одну глобальную. Возможно, человечество успеет уничтожить себя самостоятельно, как только узнает, что через сто лет — всё, капут. Пока это неважно. Если же дыра будет двигаться медленнее, фатальное время ожидания увеличится в десять раз. И вот тогда времени на строительство ковчега или сборы планетарного чемодана с вещами должно хватить. По мере подхода к Нептуну, черная смерть стягивает газовый гигант с орбиты. Планета начинает вести себя странно: по мере удаления от нас происходит красное смещение — длина волны ее радиации, включая свет, уходит в красный спектр. Как только Нептун оказывается за черной дырой, гравитационная линза натягивается на черную сферу и обтекает ее. Когда планета появляется снова, уже перед нами, ее цвета переживают синее смещение — длина волны уходит в этот конец спектра. Красное и синее смещение, как правило, является следствием удаления или приближения звездного объекта по отношению к нам. Похоже на эффект Допплера во время проезда скорой помощи недалеко от нас. Вместе с тем, как черная дыра «кушает» планету, газ будет закручиваться в гравитационную спираль, как сахар во время создания сладкой ваты. С нашей точки зрения спираль будет вечно уходить в горизонт событий. Но свет, испущенный гибелью Нептуна, отразится от черной дыры в негативе, как солнечная корона во время затмения. Чем ближе черная дыра будет к Земле, тем больше будет проявляться окружающий ее эффект искажения, как в кривом зеркале. Все телескопы будут видеть только пустоту в центре черной дыры. Если наша черная смерть будет сверхмассивной черной дырой, история уже закончится — ее горизонт событий будет в пять раз больше, чем Солнечная система. Но это скучно. Давайте посмотрим, как один из этих монстров выглядит изнутри. Сверхмассивная черная дыра. Спектрограмма телескопа «Хаббл». NASA.
