Kun olet tullut mustan aukon tapahtumahorisonttiin, et koskaan jätä sitä. Ei ole nopeutta, jota voit noutaa, edes valon nopeutta, päästäksesi sinut ulos. Mutta yleensä suhteellisuudessa tila on kaareva massan ja energian läsnä ollessa, ja mustien reikien sulautuminen on yksi äärimmäisistä skenaarioista tällaiselle kaarevuudelle. Onko jollain tapa päästä mustaan aukkoon, ylittää tapahtumahorisontti ja lähteä sitten, kun tapahtumahorisontti on kaareva massiivisen sulautumisen avulla?
Kun kaksi mustaa reikää sulautuvat, voi olla merkitystä yhden mustan aukon tapahtumahorisontissa? Voivatko he poimia ja siirtyä toiseen (massiivisempi musta aukko)? Entä jos ylität molemmat näköalat?
Tämä idea on ehdottomasti hullu. Mutta onko hän tarpeeksi hullu työskentelemään? Fyysikko Ethan Siegel auttaa meitä vastaamaan tähän kysymykseen.
Kun riittävän massiivinen tähti lakkaa olemasta tai kun kaksi riittävän massiivista tähtijäännöstä yhdistyy, voi muodostua musta reikä, jonka tapahtumahorisontti on verrannollinen sen massaan ja lisääntymislevyn, jossa mustaa reikää ympäröivä aine pyörii.
Musta aukko muodostuu pääsääntöisesti massiivisen tähden ytimen romahtamisen yhteydessä joko supernoovan räjähdyksen tai neutronitähteiden sulautumisen tai suoran romahduksen aikana. Sikäli kuin tiedämme, jokainen musta reikä muodostuu aineesta, joka on koskaan ollut osa tähtiä, joten mustat aukot ovat monella tavalla tähtijen lopullisia jäänteitä. Jotkut mustat aukot muodostuvat erillään; muista tulee osa kaksoisjärjestelmää. Ajan myötä mustat aukot eivät voi vain kierreta ja koota, vaan myös absorboida muuta ainetta, joka kuuluu tapahtumahorisonttiin.
Schwarzschildin mustassa aukossa sisäänpäin putoaminen johtaa yksilöllisyyteen ja pimeyteen. Riippumatta siitä, mihin suuntaan matkustat, kuinka kiihdyt ja niin edelleen, tapahtumahorisontin ylittäminen tarkoittaa väistämätöntä törmäystä singulaarisuuden kanssa.
Mainosvideo:
Kun jokin ylittää mustan aukon tapahtumahorisontin ulkopuolelta, se on tuomittu. Muutamassa sekunnissa esine saavuttaa singulaarisuuden mustan aukon keskellä: osoittaa ei-pyörivää mustaa reikää ja renkaat pyörivään. Musta reikä itsessään ei muista, mitkä hiukkaset putosivat siihen tai mikä on niiden kvanttitila. Sen sijaan kaikki, mitä informaation kannalta on jäljellä, on mustan aukon kokonaismassa, varaus ja kulmaliike.
Viimeisessä vaiheessa, ennen sulautumista, mustaa reikää ympäröivä tila-aika häiriintyy, kun aine jatkaa ympäristön molemmissa mustissa aukkoissa. Älä missään tapauksessa saa olettaa, että jotain voi paeta tapahtumahorisontista.
Siten voidaan kuvitella tilanne, jossa asia putoaa mustan aukon sulautumisen viimeisissä vaiheissa, kun yksi musta aukko on sulautumassa toiseen. Koska mustissa reikissä on aina oltava lisäyslevyjä ja materiaa lentää jatkuvasti tähtienvälisessä väliaineessa, hiukkaset ylittävät jatkuvasti tapahtumahorisontin. Kaikki on täällä yksinkertaista, joten tarkastellaan hiukkasia, jotka putosivat tapahtumahorisonttiin ennen yhdistymisen viimeisiä hetkiä.
Voisiko hän teoriassa paeta? Voitko "hypätä" mustasta aukosta toiseen? Katsotaanpa tilannetta avaruus-ajan suhteen.
Kahden sulautuvan mustan aukon ja niiden aiheuttaman avaruus-ajan kaarevuuden tietokoneinen simulointi. Vaikka painovoima-aaltoja lähetetään jatkuvasti, aine itse ei voi paeta.
Kun kaksi mustaa reikää sulautuvat yhteen, ne tekevät niin pitkän spiraalin jälkeen, jonka aikana energiaa vapautuu painovoima-aaltojen muodossa. Viimeisimpiin hetkiin ennen sulautumista energia vapautuu ja lentää pois. Mutta tämä ei voi aiheuttaa tapahtumahorisontin tai edes mustan aukon supistumista; sen sijaan energia tulee massan keskellä olevasta avaruus-ajasta, joka deformoituu yhä enemmän. Tällaisella menestyksellä olisi mahdollista varastaa energiaa elohopea-planeetalta; se kiertyisi lähemmäksi aurinkoa, mutta sen ominaisuudet (tai auringon ominaisuudet) eivät muutu millään tavalla.
Kun sulautumisen viimeiset hetket saapuvat, kahden mustan aukon tapahtumahorisontti kuitenkin vääristyy toistensa painovoimaisella läsnäololla. Onneksi relativisti on jo laskenut numeerisesti kuinka sulautuminen vaikuttaa tapahtumahorisontiin, ja se on vaikuttavasti informatiivinen.
Huolimatta siitä, että jopa 5% mustien reikien kokonaismassasta ennen sulautumista voidaan päästää gravitaatioaaltojen muodossa, tapahtumahorisontti ei koskaan supistu. Tärkeä asia on, että jos otat kaksi saman massan mustaa reikää, niiden tapahtumahorisontit vievät tietyn määrän tilaa. Yhdistettynä kaksimassan mustan aukon luomiseksi horisontin käyttämä tilatilavuus olisi neljä kertaa yhdistettyjen mustien reikien alkuperäinen tilavuus. Mustien reikien massa on suoraan verrannollinen niiden säteeseen, mutta tilavuus on verrannollinen säteen kuutioon.
Vaikka olemme löytäneet monia mustia reikiä, jokaisen tapahtumahorisontin säde on suoraan verrannollinen reikän massaan, ja näin on aina. Tuplaa massa, tuplaa säde, mutta alue nelinkertaistuu ja tilavuus nelinkertaistuu.
Osoittautuu, että vaikka pidät hiukkasen liikkumattomimmassa tilassa mustan aukon sisällä ja se putoaa mahdollisimman hitaasti kohti singulaarisuutta, se ei voi päästä ulos. Samalla sijaitsevien tapahtumahorisonttien kokonaistilavuus kasvaa mustien reikien sulautumisten aikana, ja riippumatta siitä, mikä on tapahtumahorisontin ylittävän hiukkasen etenemissuunta, se on tuomittu nielemään molempien mustien reikien yhdistetyn singulaarisuuden perusteella.
Monissa astrofysiikan skenaarioissa ejektiot ilmestyvät, kun aine katoa esineestä kataklysmin aikana. Mutta jos mustat aukot sulautuvat, kaikki sisällä oleva pysyy sisällä; suurin osa ulkopuolelta imetään sisään, ja vain pieni osa ulkopuolelta voi paeta. Pudotte mustaan reikään, olet tuomittu. Ja toinen musta aukko ei muuta voimatasapainoa.
Ilja Khel