Черните дупки са може би най-загадъчните обекти във Вселената. Те са толкова плътни, че силата на гравитацията не позволява нищо, дори и светлина, да напусне черната дупка. Физиците са открили много черни дупки, вариращи от малки до свръхмасивни, тежащи милиони или милиарди слънце. Важно свойство на хоризонта на събитията - това, че светлината не може да го пресече - създава граница в пространството: щом го пресечете, вие сте обречени да сте в една особеност. Но какво ще видите да попаднете в черна дупка? Ще изгаснат ли светлините или ще останат? Физиците знаят отговора и ще ви хареса.
В центъра на нашата собствена галактика видяхме звезди да се движат около централна точка с маса 4 милиона слънчеви маси, не излъчвайки никаква светлина. Този обект, Стрелец А *, е ясен кандидат за черна дупка, който можем да определим директно чрез измерване на звезди в неговата орбита.
Но има някои много странни неща, които се случват, когато се приближите до хоризонта на черна дупка и те стават още по-странни, когато я прекосите. Има причина, поради която вие, преодолявайки тази невидима бариера, никога няма да можете да я напуснете. И няма значение какъв клас черна дупка ви е засмукал, какъв космически кораб се опитва да ви изведе оттам или нещо друго. Общата относителност е голяма работа, особено когато става дума за черни дупки. Причината е свързана с най-голямото постижение на Айнщайн: тя е свързана с това как КАКА черна дупка огъва пространството и времето.
Когато сте много далеч от черната дупка, тъканта на пространството е извита по-малко. В действителност, когато сте много далеч от черна дупка, нейната гравитация е неразличима от всяка друга маса, било то неутронна звезда, обикновена звезда или просто дифузен облак газ. Пространството може да бъде извито, но всичко, което можете да разберете отдалеч, е наличието на маса, без данни за разпределението на тази маса. Но ако погледнете със собствените си очи, тогава вместо облак газ, звезда или неутронна звезда, в центъра ще има абсолютно черна сфера, която не излъчва никаква светлина.
Този сферичен регион, известен като хоризонт на събитията, не е нещо физическо, а по-скоро област от пространство с определен размер, от която светлината не може да избяга. Човек би предположил, че от разстояние размерът на черната дупка изглежда е такъв, какъвто е в действителност. С други думи, ако се доближите до черна дупка, тя ще изглежда като напълно черна дупка на фона на пространството, по краищата на която светлината се изкривява.
За черна дупка с масата на Земята тази сфера ще бъде мъничка: в радиус около 1 сантиметър; а за черна дупка с маса на слънцето тази сфера ще бъде с радиус около 3 километра. Ако мащабирате масата (и размера) до свръхмасивна черна дупка - като тази в центъра на нашата галактика - получавате размера на планетна орбита или гигантска червена звезда като Бетелгейзе.
Какво се случва, когато се приближите и в крайна сметка изпаднете в черна дупка?
Промоционално видео:
От разстояние геометрията на това, което виждате, ще отговаря на вашите очаквания и изчисления. Но докато напредвате във вашия перфектно конструиран и неразрушим космически кораб, вие ще започнете да забелязвате нещо странно, когато наближите черната дупка. Ако разделите разстоянието между вас и звездата наполовина, ъгловият размер на звездата изглежда два пъти по-голям. Ако съкратите разстоянието до четвърт, то ще бъде четири пъти по-голямо. Но черните дупки са различни.
За разлика от всички други предмети, с които сте свикнали, които колкото по-близо изглеждат, толкова по-големи изглеждат, черната дупка нараства в размер много по-бързо, благодарение на невероятната кривина на пространството.
От нашата гледна точка на Земята, черна дупка в галактическия център ще изглежда мъничка, нейният радиус е измерен в микро дъгови секунди. Но в сравнение с наивния радиус, който изчислявате в обща относителност, той ще изглежда 150% по-голям поради кривината на пространството. Ако се доближите до него, по времето, когато хоризонтът на събитията е с размерите на пълната луна на небето, той ще бъде четири пъти по-голям от това. Причината, разбира се, е, че космическото време се огъва все повече и повече, когато се приближавате до черната дупка.
Обратно, наблюдаваната зона на черната дупка расте все повече и повече; по времето, когато сте на няколко радиуса на Schwarzschild от него, черната дупка ще нарасне до такива размери, че ще затъмни почти целия изглед напред на кораба. Редовните геометрични обекти не се държат по този начин.
Когато наближите най-вътрешната стабилна кръгова орбита - която е 150% от радиуса на хоризонта на събитията - ще забележите, че изгледът напред на вашия кораб става напълно черен. След като пресечете точно този, дори зад вас всичко ще започне да потъва в мрак. Отново това е свързано с това как пътеките на светлината от различни точки се движат в това силно извито пространство.
В този момент, ако не сте прекрачили хоризонта на събитията, все още можете да излезете. Ако приложите достатъчно ускорение далеч от хоризонта на събитията, можете да оставите гравитацията му и да се върнете в безопасно пространство-време далеч от черната дупка. Вашите сензори за гравитация ще ви кажат къде наклонът надолу към центъра отстъпва на равнина, където може да се вижда звездна светлина.
Но ако продължите да падате към хоризонта на събитията, в крайна сметка ще видите как звездната светлина се свива до малка точка зад вас, променяйки цвета си в синьо поради гравитационно синьо изместване. В последния момент, когато прекосите хоризонта на събитията, тази точка ще стане червена, бяла и след това синя, докато космическите микровълнови и радиовълнови фонове се изместват във видимия спектър.
И тогава … ще настъпи мрак. Нищо. От хоризонта на събитията никоя светлина от външната Вселена не може да достигне до вашия кораб. Сега ще помислите за мощните двигатели на вашия кораб и ще помислите как бихте могли да избягате от този капан с тяхна помощ. Ще си спомните в каква посока лежи сингулярността и ще се опитате да определите гравитационния градиент към него. Това е при условие, че зад вас или пред вас няма друга материя или светлина.
Изненадващо, дори ако много светлина падне извън хоризонта на събитията с вас - ще видите „половината“от видимата Вселена - ще имате и гравитационни сензори на борда. И веднага щом пресечете хоризонта на събитията, със или без светлина, ще се случи нещо странно.
Вашите сензори ще ви кажат, че гравитационният градиент, който върви към сингулярността, ще бъде навсякъде, във всички посоки. Дори в обратна посока на сингулярността.
Как е възможно?
И така, защото сте отвъд хоризонта на събитията, точно там. Всеки лъч светлина, който излъчвате сега, ще отиде към сингулярността; прекалено дълбоко сте в черната дупка, за да отидете някъде другаде.
Колко време отнема след преминаването на хоризонта в свръхмасивна черна дупка, за да бъде в центъра му? Вярвате или не, въпреки че хоризонтът на събитията може да бъде лек час в диаметър в нашата референтна рамка, за достигане на сингулярността са необходими само около 20 секунди. Силно извитото пространство е страшно нещо.
Най-лошото е, че всяко ускорение ще ви доближи до сингулярността още по-бързо. На този етап е невъзможно да се увеличи времето за оцеляване. Сингулярността съществува във всички посоки, където и да погледнете. Съпротивата е безполезна.
Иля Кел
