Судный день в черной дыре — Naked Science
13 минут
Редакция

Судный день в черной дыре

Что произойдет, если черная дыра внезапно пройдет мимо солнечной системы? Насколько это вероятно? Что мы увидим, оказавшись в недрах темного монстра? 

1
©Wikipedia

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. 

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
10 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

Вчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

7 часов назад
28 минут
Александр Березин

Потепление помогает главному лесу планеты — где проживает 10% всех существующих видов, — а вот биотопливо грозит ему гибелью. Эта неприятная правда неполиткорректна, поэтому СМИ переворачивают ее с ног на голову. Попробуем разобраться, как до этого дошло.

Вчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

16 октября
53 минуты
Александр Березин

Одни говорят, что в мире миллионы тонн ядерных отходов и что их никогда не удастся надежно захоронить, в связи с чем Гринпис перекрывает железные дороги, по которым везут ядерные материалы, и требует свернуть всю ядерную отрасль в одночасье. Другие утверждают, что реальные ядерные отходы от деятельности АЭС во всем мире помещаются в куб со стороной десять метров. Как понять, кто прав, а кто — нет? И почему то, что для одних — «отходы», другие рассматривают как ценную инвестицию в будущее? Попробуем разобраться.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: