Mustat reiät ovat ehkä maailmankaikkeuden salaperäisimmät esineet. Ne ovat niin tiheitä, että painovoima ei salli mitään, edes valoa, poistua mustasta aukosta. Fyysikot ovat löytäneet monia mustia aukkoja, pienestä supermassiiviseen, paino miljoonia tai miljardeja aurinkoa. Tapahtumahorisontin tärkeä ominaisuus - että valo ei voi ylittää sitä - luo rajan avaruudessa: kun ylität sen, sinun on tuomittu olemaan ainutlaatuisuus. Mutta mitä näet putoamisen mustaan reikään? Poistuvatko valot vai jääkö? Fyysikot tietävät vastauksen ja rakastat sitä.
Oman galaksimme keskuksessa näimme tähdet liikkuvan 4 miljoonan aurinkomassan massan keskipisteessä, säteilemättä mitään valoa. Tämä esine, Jousimies A *, on selkeä musta aukko-ehdokas, jonka voimme määrittää suoraan mittaamalla tähtiä sen kiertoradalla.
Mutta on joitain hyvin omituisia asioita, joita tapahtuu, kun pääset lähemmäksi mustan aukon horisonttia, ja ne muuttuvat vieläkin oudommiksi, kun ylität sen. On syytä, miksi et ylittänyt tämän näkymättömän esteen, et koskaan voi jättää sitä. Ja ei ole väliä mikä luokka mustaa reikää imi sinut sisään, mikä avaruusalus yrittää viedä sinut sieltä tai jotain muuta. Yleinen suhteellisuusteoria on iso juttu, varsinkin kun kyse on mustista reikistä. Syynä on Einsteinin suurimpaan saavutukseen: se liittyy siihen, kuinka musta aukko taipuu avaruusaikaan.
Kun olet hyvin kaukana mustasta aukosta, tilan kangas kaareutuu vähemmän. Itse asiassa, kun olet hyvin kaukana mustasta aukosta, sen painovoimaa ei voida erottaa muusta massasta, olipa se sitten neutronitähti, tavallinen tähti tai vain hajakaasupilvi. Avaruusaika voi olla kaareva, mutta kaukaa voit kertoa vain massan läsnäolon, ilman tietoja massan jakautumisesta. Mutta jos katsot omin silmin, kaasupilven, tähden tai neutronitähden sijaan keskellä on ehdottomasti musta pallo, joka ei säteile valoa.
Tämä pallomainen alue, jota kutsutaan tapahtumahorisontiksi, ei ole fyysinen, vaan tietyn kokoinen avaruusalue, josta valo ei pääse. Voitaisiin olettaa, että mustan aukon koko näyttää kaukaa olevan sellainen kuin se todella on. Toisin sanoen, jos pääset lähelle mustaa reikää, se näyttää kokonaan mustalta aukolta tilan taustalla, jonka reunat valossa vääristyvät.
Mustaa reikää varten, jolla on maan massa, tämä pallo on pieni: noin 1 senttimetrin säde; ja mustan aukon kanssa, jonka massa on aurinko, tämä pallo on noin 3 kilometrin säteellä. Jos skaalaat massan (ja koon) supermassiiviseen mustaan aukkoon - kuten galaksin keskipisteessä olevaan -, saat planeetan kiertoradan tai jättiläisen punaisen tähden, kuten Betelgeuse.
Mitä tapahtuu, kun pääset lähelle ja joudut lopulta mustaan aukkoon?
Mainosvideo:
Etäisyydestä näkemäsi geometria vastaa odotuksiasi ja laskelmia. Mutta edistyessäsi täydellisesti rakennetussa ja tuhoutumattomassa avaruusaluksessa, alat huomata jotain outoa lähestyessäsi mustaa reikää. Jos jaat etäisyyden sinun ja tähden välillä puoleen, tähden kulmakoko näyttää olevan kaksinkertainen. Jos lyhentät etäisyyttä neljännekseen, se on neljä kertaa suurempi. Mutta mustat aukot ovat erilaisia.
Toisin kuin kaikki muut kohteet, joihin olet tottunut, ja mitä lähempänä ne näyttävät, sitä suurempia ne näyttävät, mustan aukon koko kasvaa huomattavasti nopeammin tilan uskomattoman kaarevuuden ansiosta.
Näkemyksestämme maan päällä, galaktisen keskuksen musta aukko näyttää pieneltä, sen säde on mitattu mikrokaarisekunnissa. Mutta verrattuna naiiviin säteeseen, jonka lasket yleisessä suhteellisuussuhteessa, se näyttää olevan 150% suurempi tilan kaarevuuden vuoksi. Jos pääset lähelle sitä, siihen mennessä, kun tapahtumahorisontti on taivaan täysikuun kokoinen, se on neljä kertaa suurempi. Syynä on tietenkin se, että avaruusaika taipuu yhä enemmän lähestyessäsi mustaa reikää.
Sitä vastoin havaitun mustan aukon alue kasvaa yhä enemmän; kun olet useiden Schwarzschild-säteiden päässä siitä, musta reikä kasvaa niin suureksi, että se peittää melkein koko laivan eteenpäin suuntautuvan näkymän. Säännölliset geometriset objektit eivät käyttäydy tällä tavalla.
Kun lähestyt sisimpää vakaata pyöreää kiertorataa - joka on 150% tapahtumahorisontin säteestä - huomaat, että laivasi eteenpäin suuntautuva näkymä muuttuu täysin mustana. Kun ylität tämän tarkalleen, jopa takanasi, kaikki alkaa sukeltaa pimeyteen. Tämä liittyy jälleen siihen, kuinka valopolut eri pisteistä liikkuvat tässä erittäin kaarevassa avaruusajassa.
Jos et ole vielä ylittänyt tapahtumahorisonttia, voit silti poistua. Jos käytät riittävää kiihtyvyyttä kauempana tapahtumahorisontista, voit jättää sen painovoiman ja palata turvalliselle avaruus-ajalle mustasta aukosta. Painovoima-anturisi kertovat, missä alaspäin suuntautuva kaltevuus kohti keskustaa antaa tien tasolle, jossa tähtivalo näkyy.
Mutta jos putoat jatkuvasti kohti tapahtumahorisonttia, näet lopulta tähtivalon kutistuvan pieneen pisteeseen takanasi, muuttuen väri siniseksi gravitaatiosinisen muutoksen vuoksi. Viimeisellä hetkellä, kun ylität tapahtumahorisontin, tämä kohta muuttuu punaiseksi, valkoiseksi ja sitten siniseksi, kun kosmiset mikroaalto- ja radioaaltotaustat muuttuvat näkyvään spektriin.
Ja sitten … tulee pimeys. Ei mitään. Tapahtumahorisontin sisällä ei valoa ulkoisesta maailmankaikkeudesta päästä aluksellesi. Nyt voit miettiäsi laivasi voimakkaita moottoreita ja miettiä kuinka pääsisit heidän ansaan tästä ansasta. Muistat mihin suuntaan singulaarisuus sijoittui, ja yritä määrittää gravitaatiogradientti sitä kohti. Tämä edellyttää, että edessäsi tai edessäsi ei ole mitään muuta asiaa tai valoa.
Yllättäen, vaikka paljon valoa putoaa tapahtumahorisontin ulkopuolelle kanssasi - näet "puolet" näkyvästä maailmankaikkeudesta - sinulla on myös painovoima-antureita aluksella. Ja heti kun ylität tapahtumahorisontin, valolla tai ilman, tapahtuu jotain outoa.
Anturit kertovat sinulle, että painovoimagradientti, joka kulkee kohti singulaarisuutta, on kaikkialla, kaikkiin suuntiin. Jopa vastakkaiseen suuntaan kuin singulaarisuus.
Kuinka tämä on mahdollista?
Ja niin, koska olet tapahtumahorisontin ulkopuolella, oikeassa. Kaikki nyt säteilemäsi valonsäteet menevät kohti singulaarisuutta; olet liian syvällä mustan aukon sisällä, jotta se voi mennä muualle.
Kuinka kauan kestää horisontin ylittämisen jälkeen supermassiivisessa mustassa aukossa ollakseen sen keskellä? Usko tai älä, vaikka tapahtumahorisontti voi olla viitekehyksessä halkaisijaltaan pieni tunti, singulaarisuuden saavuttaminen vie vain noin 20 sekuntia. Vaikeasti kaareva tila on pelottava asia.
Pahinta on, että mikä tahansa kiihdytys vie sinut lähemmäksi singulaarisuutta vielä nopeammin. Selviytymisaikaa on tässä vaiheessa mahdotonta pidentää. Singulaarisuus on olemassa kaikkiin suuntiin missä tahansa katsotkin. Vastarinta on turhaa.
Ilja Khel