On kulunut useita viikkoja siitä, kun yön taivaalla alkoi tapahtua outoja asioita. Sinä, kuten monet muutkin, seuraat aktiivisesti uutisia. Presidentti puhuu, häntä tukevat astrofyysikot, geologit ja klimatologit. Hän on hermostunut, mutta kunnioittaen perinteitä hän jakaa uutiset "huonoksi" ja "hyväksi". Hyvä uutinen: emme ole kuolleita, planeettaa ei tuhota, sitä ei pyyhätä avaruuteen tai kehrätä painopyörällä. Huonot ovat "erittäin mielenkiintoisia ilmastonmuutoksia". Yritä selviytyä mustan aukon vieressä on kuin pakenisi Titanicista - kylmän kuoleman vuoksi meressä.
Ennen kuin haet hälytystapauksesi tai alat hullua: älä pelkää, tämä on vain ajatuskokeilu. Mustat aukot ovat yksi maailmankaikkeuden pelottavimmista ilmiöistä. Heidän valtava paino taivuttaa tilaa ja aikaa - ja ymmärryksemme heidän luonteestaan - rajaan, yhteen pisteeseen. Galaksien ytimissä piiloutuvat supermassiiviset mustat aukot, jotka tuhoavat miljoonia, miljardeja tähtiä.
Mitä tapahtuu, jos musta aukko syntyy tai löydetään lähellä aurinkokuntamme?
Kuten useimmissa hypoteettisissa kysymyksissä, paholainen on pienissä asioissa. Kuinka lähellä? Mistä? Mikä on massa?
On heti huomattava, että aurinko ei koskaan tule mustaksi aukoksi. Tämä vaatii massaa, joka on suuruusluokkaa suurempi kuin aurinko - 10-15 kertaa. Sitten tapahtuu gravitaatioromahdus painovoiman vaikutuksesta aine kirjaimellisesti romahtaa yhteen pisteeseen. Samanlainen ilmiö on vetypommien ytimessä ja kylmän lämpöydinfuusion teoriassa, ellei painovoimalla ole erilaista roolia. Lisäksi muut naapurigalaksien tähdet eivät sovi potentiaalisten mustien aukkojen rooliin. Suurin osa heistä on punaisia kääpiöitä ja niiden massa on 8-60% auringostamme.
Kaksi vaihtoehtoa on jäljellä: joko musta aukko ilmestyy spontaanisti läheisyyteen tai se tulee tyhjästä. Mutta ensimmäinen on huolimatta protestoinnista tutkimusta vastaan suuressa hadronitörmäyttimessä, mahdotonta (selitämme miksi myöhemmin).
Toisen osalta tähtitieteilijät ja astrofyysikot ovat vahvistaneet noin 2000 harhautuvan mustan aukon olemassaolon, mutta mahdollisuudet, että yksi heistä tavoittaa meidät, on lähellä nollaa. Ja kuten kirjailija Douglas Adams huomautti:
”Kosmos on loistava. Et yksinkertaisesti voi ymmärtää, kuinka uskomattoman ja järkyttävän suuri se on. Tarkoitan, se saattaa tuntua pitkästä matkasta apteekkiin, mutta avaruuden mittojen mukaan nämä ovat siemeniä."
Mainosvideo:
Tämä tarkoittaa, että tällaisen tapahtuman todennäköisyys on liian mielenkiintoinen, jotta sitä ei pidetä lähempänä.
Mustien aukkojen vaikutus tilaan ja aikaan
Jos katsot mustaa aukkoa kaukaa, se näyttää kuten mikä tahansa muu massiivinen esine. Niin kauan kuin se on edessäsi, se noudattaa klassisen mekaniikan lakeja ja Newtonin yleisen painovoiman lakia, jonka mukaan kahden objektin välinen vetovoima on verrannollinen niiden massaan ja vähenee etäisyyden kasvaessa. Toisin sanoen R136a1: n, "sinisen" kääpiön, joka painaa 265 aurinkoa, ja saman painon mustan aukon välillä ei ole painovoima-eroa.
Mene lähemmäksi mustaa aukkoa päästäksesi sen painovoimakenttään ja kohtaat kaksi erilaista sääntöjoukkoa. Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian teoria, jonka avulla mustat aukot voivat taivuttaa tilaa ja aikaa, ja äärimmäinen painovoima, joka vie tämän kaarevuuden äärimmäisyyksiin.
Jos haluat tutkia mustaa aukkoa poistumatta tähtialuksesta, huomaat, että mitä lähempänä massiivisen keskipistettä, sitä enemmän potkurisi rasittavat pitämään sinut pyöreällä kiertoradalla. Aluksi pienet impulssit raketista vakauttavat sen; mutta mitä pidemmälle menee, sitä enemmän energiaa sinun on käytettävä, jotta et menisi kiertoradalta. Seurauksena on, että vain rakettimoottoreiden jatkuva toiminta erottaa sinut kaiken vievästä.
Heti kun polttoaine loppuu (tai menet hulluksi ja sammutat moottorit), ylität mustan aukon tapahtumahorisontin, rajan, josta edes valo ei voi palata. Sen jälkeen sinun on vastattava kaikista synneistäsi. Mikään ei pysäytä väistämätöntä liikettä kohti singulariteettia - äärettömän pakatun tilan ja ajan ydintä, jossa fysiikka, kuten tiedämme, käpristyy palloksi ja valisee.
Aika hidastuu edetessäsi. Todella paljon. Sinun näkökulmastasi mikään ei muutu, mutta temppuasi katselevat ystäväsi näkevät epäselvänä salamana. Mutta vain tapahtumahorisonttiin - valo ei ylitä sitä, mikä tarkoittaa, että kukaan ei voi nähdä sinua. Täydellinen rikollisuus, eikö olekin?
Gravitaatioajat ovat riittävän yleisiä, mutta liian heikkoja huomattaviksi. Esimerkiksi maan päällä ollessasi miljardi vuotta merenpinnalla olet sekunnin nuorempi kuin Everestin huipulla asunut ikäisesi. He sanovat, että aika pelkää pyramideja, mutta joudut viettämään liikaa aikaa nojaamalla poskeasi sitä vasten tunteaksesi ajan hidastumista Pariisissa.
Aika pyörii mustassa aukossa. Kun sanomme, että singulariteettiin joutumista ei voida välttää, se ei tarkoita vain painovoiman väistämätöntä toimintaa tai avaruuden vääristymistä. Aika mustassa aukossa kutistuu siihen pisteeseen, että polusta singularisuuteen kirjaimellisesti tulee sinun tulevaisuutesi. Yksinäisyyden välttäminen on kuin yrittää pysäyttää aika.
Haluatko tietää, mitä tapahtuu aurinkokunnassamme, jos se onnistuu pääsemään sellaiseen voimien pyörteeseen? Jatka lukemista.
Tuomiopäivä
Oletetaan, että musta aukko on loukussa binäärisysteemissä, joka halaa tähtiä, josta on tulossa supernova. Yhtäkkiä se tapahtuu, gravitaatiojätti ampuu suuntaan kymmenien ja satojen kilometrien sekunnissa. Mistä tiedämme tästä?
Vastaus on yksinkertainen: emme tiedä ennen kuin se törmää johonkin, koska mustien aukkojen massiivinen painovoima ei edes vapauta valoa. Joten sen sijaan, että yritämme löytää mustapippuria mustalla matolla, katsotaanpa muutamia tapoja, jotka auttavat meitä tunnistamaan mustan aukon.
Ensinnäkin mustan aukon repeämä aine lähettää säteilyä, kun kiinnityslevy pyörii. Ympäröivä tila hehkuu kuin kaulakoru uudenvuoden lyhdyistä, joita kissa käyttää (outo fantasia, mutta olkoon niin).
Toiseksi mustien aukkojen ympärillä olevan avaruuden vääristyminen voidaan havaita maanpäällisin menetelmin. Tämä on gravitaatiolinssejä, jotka ennustaa Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria. Vaikutus ilmenee lähellä massiivisia esineitä, ja tähtitieteilijät tallentavat sen.
Mutta jopa ihanteellisissa olosuhteissa mustan aukon löytäminen tällä tavalla on vaikeampaa kuin kirppujen löytäminen täplikkäiseltä koiralta yöllä kiikareilla. Silmälapulla. Onnistuneen gravitaatiolinssin saamiseksi mustan aukon on kuljettava meidän ja tähden välillä. Ja sen jälkeen meidän on vielä onnekas.
Lisäksi musta aukko voi saada itsensä tuntemaan, jos se on gravitaatiovaikutuksessa taivaallisten esineiden, kuten planeettojen, tähtien, asteroidien ja komeettojen kanssa, mikä taas johtaa meidät avainkysymykseen: kuinka lähellä hypoteettinen naapurimaissamme sijaitseva musta aukko sijaitsee?
Tietenkin, mitä lähempänä, sitä vaarallisempaa. Kun planeettojen ja kuiden kiertoradat lähestyvät, he tanssivat salsaa kuin hämähäkinverkkoon tarttunut varpunen vetämällä vinoita kiertoratoja ja häiritsemällä järjestystä, jota he ovat yrittäneet koota Nicolaus Copernicuksen aikaan.
Täällä maan päällä laskuvesi ja taivaan väri muuttuisivat. Jos painovoima siirtää Zhirinovskyn tilaamalla planeetan kiertoradan kauemmaksi auringosta, tuo sen lähemmäksi, tekee siitä elliptisen, parhaimmillaan kärsimme lämpötilan muutoksista ja vuodenajan outoista. Pahimmassa tapauksessa (lukuun ottamatta tuloaan osaksi mustaa aukkoa) maapallo voi pudota aurinkoon tai mennä pitkälle matkalle avaruuden syvyyksiin, tuomiten meidät kaikki kylmään kuolemaan.
Kuuluisa astrofyysikko Neil de Grasse Tyson ilmaisi kerran ytimekkäästi ongelmat, joita syntyisi, jos "musta vieras" lähtee lähistöltä:
"Jos vierailemme mustassa aukossa, aurinkokunnalla on huono päivä."
No, älkäämme siirtykö jalasta jalkaan tapahtumahorisontin edessä ja sukelkaamme vihdoin.
Yhteystiedot: hyvät ja huonot uutiset
Venäjän kielellä on kuusikirjaiminen sana, joka kuvaa parhaiten sitä, mikä meitä odottaa. Kutsutaan sitä vain tuomioksi. Tutkijat oppivat jakamaan nollalla, ja päädyimme mustaan aukkoon. Jopa Bruce Willis ja rohkea öljytyöntekijät, jotka on erityisesti koulutettu Tšeljabinskiin, ei olisi pelastanut meitä.
Jos Neptunuksen läheisyyteen tulee musta aukko, tunnemme sen heti. Tutkijat tuntevat Neptunuksen kiertoradan niin hyvin, että pystyvät havaitsemaan jopa yhden kaarisekunnin (kulmamittayksikön) poikkeaman. Tavallinen musta aukko, jonka massa on kymmenen aurinkoa, lentäen nopeudella 300 km / s, antaisi itselleen toisen kymmenesosan valovuodesta.
Ja tässä on viimeinen hyvä uutinen: Tämän kokoinen musta aukko antaa meille vähintään 100 vuotta maallisten asioidemme loppuunsaattamiseen. Ehkä tällainen vaara lopettaa kaikki maalliset sodat tai aloittaa yhden maailmanlaajuisen sodan. Ehkä ihmiskunnalla on aikaa tuhota itsensä heti, kun se saa tietää sadan vuoden kuluttua - kaiken, kaput. Sillä ei ole vielä väliä. Jos reikä liikkuu hitaammin, kohtalokas odotusaika kasvaa kymmenen kertaa. Ja sitten pitäisi olla riittävästi aikaa rakentaa arkki tai kerätä planetaarinen matkalaukku esineillä.
Neptunuksen lähestyessä musta kuolema vetää kaasujätin kiertoradalta. Planeetta alkaa käyttäytyä oudosti: kun se siirtyy pois meistä, tapahtuu punasiirtymä - sen säteilyn aallonpituus, mukaan lukien valo, menee punaiseen spektriin. Heti kun Neptunus on mustan aukon takana, gravitaatiolinssi vedetään mustan pallon päälle ja virtaa sen ympärille. Kun planeetta ilmestyy jälleen, jo edessämme, sen väreissä tapahtuu sininen muutos - aallonpituus menee spektrin tähän päähän.
Punainen ja sininen siirtymä ovat pääsääntöisesti seurausta tähtikohteen poistamisesta tai lähestymisestä suhteessa meihin. Näyttää siltä, että Doppler-vaikutus olisi lähellä ambulanssiajoa.
Samaan aikaan, kun musta aukko "syö" planeetan, kaasu pyörii gravitaatiospiraalissa, kuten sokeri, suklaan luomisen aikana. Meidän näkökulmastamme kierre menee ikuisesti tapahtumahorisonttiin. Mutta Neptunuksen kuoleman lähettämä valo heijastuu negatiivisesta mustasta aukosta, kuten auringonkruunu pimennyksen aikana.
Mitä lähempänä musta aukko on maapalloa, sitä enemmän sitä ympäröivä vääristymävaikutus ilmenee, kuten kaarevassa peilissä. Kaikki kaukoputket näkevät aukon vain mustan aukon keskellä.
Jos musta kuolemamme on supermassiivinen musta aukko, historia loppuu jo - sen tapahtumahorisontti on viisi kertaa suurempi kuin aurinkokunta. Mutta se on tylsää. Katsotaanpa, kuinka yksi näistä hirviöistä näyttää sisältä.
Maailman loppu tai näkölasin läpi
Kiipeät kaninreikään tietäen, että tapaamisesi hänen kanssaan on hyvin lyhyt. Toivomme, että meillä on aikaa ainakin arvioida mustan aukon sisätilat. Onneksi meille, mutta valitettavasti aurinkokunnalle, tämä musta aukko on supermassiivinen. Muutimme sääntöjä, mutta jos emme tehneet niin, se olisi jostain syystä päättynyt.
Pienessä mustassa aukossa - sanotaan 30 auringon massa - painovoiman lisääntymisen aiheuttamat vuorovesi voisivat repiä meidät erilleen kauan ennen kuin saavuimme tapahtumahorisonttiin. Mutta painovoima on noin miljoona maata. Voit nauttia voitosta - loppujen lopuksi olemme päässeet tapahtumahorisonttiin - meillä ei ole edes 0,0001 sekuntia.
Galaksimme keskellä sijaitsevassa supermassiivisessa mustassa aukossa, jonka massa on 5 miljoonaa aurinkoa, odottaa meitä aivan erilainen kokemus. Jokaisella mustalla aukolla, joka on absorboinut yli 30 tuhannen auringon massan, on vuorovesivoimia, joiden painovoima on alle yksi maapallo tapahtumahorisontissa. Meillä on 16 sekuntia aikaa katsoa ympärilleen (ja muuttaa pelisääntöjä), ennen kuin saavutamme singulariteettipisteen. Mitä enemmän massaa, sitä enemmän aikaa.
Tapahtumahorisondin läpi putoaminen on kuin nukahtaminen tai rakastuminen: on vaikea määrittää lähtökohtaa sille, milloin tämä tapahtuu, mutta jälkeenpäin todellisuuden tunne on täysin erilainen. Mustassa aukossa näet tähtiä (valo tulee, mutta ei päinvastoin), mutta ympäröivä tila muistuttaa saippuakuplaa.
No, kun olet murskattu olemattomuuteen, löydät itsesi äärettömän kaarevuuden pisteestä, jossa tiedämme aika ja tila päättyvät.
Ilya Khel