Судный день в черной дыре

Черные дыры ? одно из самых устрашающих явлений в космосе. Сила их притяжения настолько чудовищна, что она искривляет пространство и время до неузнаваемости.

 

Поневоле задаешься вопросом, что произойдет, если подобный монстр вдруг появится или пролетит вблизи нашей солнечной системы?

 

Чтобы ответить на этот вопрос, следует, прежде всего, прояснить ряд других. На каком расстоянии она возникнет? Откуда появится? Насколько массивной окажется черная дыра?

 

Возможность визита черной дыры

 

Начнем с того, что от нашего Солнца подобных пакостей ждать не приходится: для гравитационного коллапса требуется звезда раз в 10-15 массивнее. По соседству в нашей галактике таких звезд тоже нет и не предвидится. Ближе всего к нам красные карлики ? каждый весит где-то 8-60% массы Солнца. 

 

^{Красный карлик в представлении художника}

^©NASA

 

В остатке имеем лишь две возможности. Первая ? черная дыра спонтанно возникает по соседству. Можем успокоить народ, опасающихся адронных коллайдеров, больших и маленьких ? такая опасность нам не грозит. 

 

А вот вторая ? более реальна. В 2000 году астрофизики подтвердили существование черных дыр, странствующих по Вселенной. Но, тем не менее, вероятность прохождения одной из них мимо солнечной системы исчезающе мала.

 

Но изучить ее стоит.

 

Как черные дыры искривляют пространство-время

 

На большом расстоянии черная дыра ведет себя как обычный объект с большой массой, т. е. подчиняется законам классической механики и закону всемирного тяготения Ньютона. Фактически, по поведению отличить голубого карлика весом в 265 солнц от черной дыры такой же массы невозможно.

 

Но стоит лишь приблизиться к темному монстру, как в действие вступают законы общей теории относительности Эйнштейна, согласно которым сила гравитация способна искривлять пространство-время, в особенности, если речь идет о черной дыре.

 

^{Черная дыра «в действии» в представлении художника}

^{©ESO/L. Cal?ada/M.Kornmesser}

 

Приближаясь к массивному чудовищу на космолете, вы заметите, что чем ближе становится черная дыра, тем больше нагрузки испытают двигатели корабля, пытаясь удержаться на круговой орбите.

 

Наступит момент, когда уже ничто не сможет сдержать ваше неуклонное погружение по спирали в горизонт событий черной дыры. Оттуда даже свет уже не в состоянии вырваться.

 

Вы окажетесь внутри черной дыры на пути к сингулярности, ядру бесконечно искривленного пространства-времени, в котором перестают действовать известные нам законы физики.

 

В процессе вашего приближения к темному монстру время начнет замедляться. Для вас, впрочем, ничего не изменится, но для наблюдателя извне время вокруг вашего корабля начнет течь подобно сиропу. Когда вы окажетесь у горизонта событий, снаружи будет казаться, будто вы застыли в неподвижности. Поскольку свет не способен вырваться из черной дыры, это будет последнее, что о вас узнают.

 

Приближение черной дыры

 

Давайте представим себе, что невероятное случилось. Массивная черная дыра за пределами нашей галактики оказалась вблизи свеженькой сверхновой, которая вытолкнула гиганта на скорости в несколько сотен километров в секунду в нашу сторону. 

 

Как же мы узнаем об этом?

 

А никак. По крайней мере, до тех пор, пока черная дыра не начнет взаимодействовать с каким-либо видимым объектом ? ведь даже свет не способен вырваться из ее «недр».

 

Поэтому вместо того, чтобы искать черный волосок на темном ковре, давайте подумаем, как определить приближение гиганта опосредованно.

 

Во-первых, материя, попавшая под воздействие черной дыры, испускает потоки частиц, которые могут дойти до нас.

 

Во-вторых, искривление окружающего пространства черной дырой тоже может быть замечено землянами. Гравитационная линза, предсказанная общей теорией относительности Эйнштейна, неоднократно отмечалась астрономами вблизи массивных объектов ? галактик, черных дыр или нашего солнца.

 

И все же, даже при идеальных обстоятельствах заметить приближение темного монстра будет трудно. Чтобы астрономы сумели зафиксировать изменение в излучении звезды, черная дыра должна пройти точно между ней и нами, фактически пересечь ее лучи. Но даже в этом случае потребуется большое везение, чтобы заметить этот эффект.

 

Наконец, черная дыра может оказать гравитационное воздействие на небесные объекты: планеты, звезды, астероиды и кометы. Таким образом, мы приходим к первоначальному вопросу: на каком расстоянии от солнечной системы пройдет наша гипотетическая черная звезда?

 

^{Черная дыра в созвездии Единорога и ее спутница B(e)-звезда в представлении художника}

^{©Casares et al. / Nature / NPG}

 

Судный день

 

Понятно: чем ближе, тем хуже для нас. Представьте себе воробья, пролетающего сквозь паутину между ветками деревьев. Близкое соседство с этим монстром способно изменить любую планетарную орбиту, выворотить всю солнечную систему из пазов.

 

Если гравитация черной дыры хоть чуть-чуть приблизит нашу орбиту к солнцу, или наоборот ? отдалит от него, в первую очередь начнутся чудовищные изменения климата, невиданной величины цунами, тайфуны и землетрясения.

 

В худшем случае, прохождение рядом с нами черной дыры, может запустить нас прямо в раскаленное жерло солнца, или же выбить из солнечной системы в холодный ад космоса.

 

Как мягко выразился однажды известный астрофизик Нил Деграсс Тайсон: «День, когда черная дыра решит нанести солнечной системе визит, окажется весьма печальным».

 

^{Изображение двойной черной дыры}

^©NASA

 

Путешествие в черную дыру

 

А теперь представим себе, что наш гость оказался не просто черной дырой, а сверхмассивным монстром, с горизонтом событий, превышающим раз в пять всю солнечную систему. Естественно такой гигант поглотит нас вместе с солнцем и всеми планетами как белая акула несчастного тунца.

 

Но сумеем ли мы хотя бы заглянуть внутрь темного чудовища? Допустим, мы создали некое силовое поле, которое защитит нашу планету от любых воздействий извне, включая и чудовищную гравитацию в миллионы G. Земля по спиралевидной орбите снижается к горизонту событий нежеланного визитера.

 

В случае гигантской черной дыры с массой в пять миллионов солнц, например, той, что находится прямо в центре нашей галактики, у нас будет примерно 16 секунд для спуска после пересечения горизонта событий, пока мы не достигнем сингулярности.

 

^{Сверхмассивная черная дыра глазами художника}

^{©NASA/JPL-Caltech}

 

Во время этого путешествия мы сможем увидеть звезды ? ведь свет от них проникает и в черные дыры ? но искривленное пространство-время сильно изменит их до неузнаваемости. Нам будет казаться, будто мы смотрим в окуляр невообразимого калейдоскопа.

 

Вблизи сингулярности вся Вселенная сожмется вокруг нас в тонкую сияющую голубым светом полоску, а затем то, что осталось от Земли, войдет в точку бесконечного искривления, с которой граничат известные нам пространство и время.