След като един предмет влезе в черна дупка, той вече не може да я напусне. Без значение колко енергия имате, никога не можете да се движите по-бързо от скоростта на светлината и да прекосите хоризонта на събитията отвътре. Но какво, ако се опитате да заблудите това малко правило и да потопите малък обект в хоризонта на събитията, като го обвържете с по-масивен, който може да напусне хоризонта? Възможно ли е да извадим нещо по някакъв начин от черна дупка? Законите на физиката са строги, но те трябва да отговорят на въпроса, възможно ли е или не. Итън Сийгъл от Medium.com предлага да разберем.
Черната дупка не е просто свръхплътна и свръхмасивна сингулярност, при която пространството е извито толкова силно, че всичко, което попадне вътре, вече не може да излезе. Въпреки че обикновено това е, което ние смятаме за черна дупка - за да бъдем точни - област от пространството около тези обекти, от която никоя форма на материя или енергия - и дори самата светлина - не може да избяга. Това не е толкова екзотично, колкото може да се мисли. Ако вземете Слънцето такова, каквото е, и го изцедите до радиус от няколко километра, ще получите почти черна дупка. И въпреки че нашето Слънце не е застрашено от такъв преход, във Вселената има звезди, които оставят след себе си тези загадъчни обекти.
Най-масивните звезди във Вселената - звезди от двадесет, четиридесет, сто или дори 260 слънчеви маси - са най-сините, най-горещите и най-ярките обекти. Те също така изгарят ядреното си гориво в дълбочината си по-бързо от другите звезди: за един или два милиона години вместо много милиарди, като Слънцето. Когато тези вътрешни ядра останат без ядрено гориво, те стават заложници на най-мощните гравитационни сили: толкова мощни, че при липсата на невероятния натиск от ядрен синтез, на който се противопоставят, те просто се срутват. В най-добрия случай ядрата и електроните получават толкова много енергия, че се сливат в маса неврони, свързани заедно. Ако това ядро е по-масивно от няколко слънца, тези неутрони ще бъдат достатъчно плътни и масивни, за да се срутят в черна дупка.
Така че, не забравяйте, минималната маса за черна дупка е няколко слънчеви маси. Черните дупки могат да растат от много по-големи маси, сливайки се заедно, поглъщайки материя и енергия и прониквайки в центровете на галактиките. В центъра на Млечния път е открит обект, който е четири милиона пъти масата на Слънцето. Отделни звезди могат да бъдат идентифицирани в орбитата му, но не се излъчва светлина с каквато и да е дължина на вълната.
Други галактики имат дори по-масивни черни дупки, чиито маси са хиляди пъти по-големи от нашата собствена и няма теоретична горна граница за тяхната височина. Но има две интересни свойства на черните дупки, които могат да ни доведат до отговора на въпроса, зададен в самото начало: възможно ли е да издърпаме нещо „на каишка“? Първото свойство се отнася до това, което се случва с космоса, когато черната дупка расте. Принципът на черната дупка е такъв, че нито един обект не може да избяга от гравитационното си привличане в областта на пространството, независимо колко ускорено, дори да се движи със скоростта на светлината. Границата между мястото, където даден обект може да напусне черната дупка, и там, където не може, се нарича хоризонт на събитията. Всяка черна дупка го има.
Изненадващо, кривината на пространството е много по-малка в хоризонта на събитията в близост до най-масивните черни дупки и се увеличава в по-малко масивните. Помислете за това: ако сте „стояли“на хоризонта на събитията с десния крак на ръба и с главата назад на 1,6 метра от сингулярността, силата би разтегнала тялото ви - процес, наречен „спагетиране“. Ако тази черна дупка беше същата като в центъра на нашата галактика, силата на опън би била само 0,1% от гравитационната сила на Земята, докато ако самата Земя се превърне в черна дупка и вие стоите на нея, силата на опън ще бъде 1020 пъти земната гравитация.
Промоционално видео:
Ако тези сили на опън са малки на ръба на хоризонта на събитията, те няма да бъдат много по-големи вътре в хоризонта на събитията, което означава - предвид електромагнитните сили, които държат твърди обекти заедно - може би бихме могли да направим нашето нещо: да потопим обекта в хоризонта на събитията и почти веднага вадя. Можеш ли да направиш това? За да разберем, нека разгледаме какво се случва на самата граница между неутронна звезда и черна дупка.
Представете си, че имате изключително плътна топка неутрони, но фотон на повърхността му все още може да избяга в космоса и не е задължително да се върне към неутронна звезда. Сега нека поставим друг неврон на повърхността. Изведнъж ядрото вече не може да устои на гравитационния колапс. Но вместо да мислим какво се случва на повърхността, нека помислим какво се случва вътре, където се образува черна дупка. Представете си един неутрон, съставен от кварки и глюони, и си представете как глюоните трябва да се движат от един кварк в друг в неутрон, за да се осъществи обменът на сили.
Сега единият от тези кварки е по-близо до сингулярността в центъра на черната дупка, а другият е по-далеч. За да се осъществи обменът на сили - и неутронът да бъде стабилен - глюонът в определен момент трябва да премине от близкия кварк към далечния. Но това е невъзможно дори при скоростта на светлината (а глуоните нямат маса). Всички нулеви геодезични или пътят на обект, движещ се със скоростта на светлината, ще доведе до сингулярност в центъра на черната дупка. Освен това те никога няма да отидат по-далеч от сингулярността на черната дупка, отколкото в момента на изхвърлянето. Ето защо неутронът в хоризонта на събитията на черната дупка трябва да се срути и да стане част от сингулярност в центъра.
И така, нека се върнем към примера на сбруята: взехте малка маса, завързахте я за по-голям съд; корабът е извън хоризонта на събитията и масата е потопена. Когато някоя частица пресече хоризонта на събитията, тя не може да я напусне отново - нито частица, нито дори светлина. Но фотоните и глюоните остават самите частици, от които се нуждаем, за да обменяме сили между частици, които са извън хоризонта на събитията и те също не могат да отидат никъде.
Това не означава непременно, че кабелът ще се счупи; по-скоро сингулярността ще се влачи по целия кораб. Разбира се, приливните сили при определени условия няма да ви разкъсат, но постигането на сингулярността ще бъде неизбежно. Невероятната гравитация и фактът, че всички частици от всички маси, енергии и скорости няма да имат друг избор, освен да пътуват до сингулярността, е това, което ще се случи.
Следователно, за съжаление, те все още не са намерили изход от черната дупка след преминаване на хоризонта на събитията. Можете да намалите загубите и да прекъснете това, което вече има вътре, или да останете във връзка и да се удавите. Изборът зависи от вас.
Иля Хел