Kun esine menee mustaan aukkoon, se ei voi enää poistua siitä. Riippumatta siitä, kuinka paljon energiaa sinulla on, et voi koskaan liikkua valon nopeutta nopeammin ja ylittää tapahtumahorisontin sisältä. Mutta entä jos yrität huijata tätä pientä sääntöä ja upottaa pienen esineen tapahtumahorisonttiin, sitomalla sen massiivisempaan, joka voi poistua horisontista? Onko mahdollista saada jotakin mustasta aukosta jotenkin? Fysiikan lait ovat tiukat, mutta niiden on vastattava kysymykseen, onko se mahdollista vai ei. Ethan Siegel Medium.comista ehdottaa, että saamme selville.
Musta aukko ei ole vain supertiheä ja supermassiivinen singulariteetti, jossa tila on kaareva niin paljon, että kaikki, mikä sisälle pääsee, ei enää pääse ulos. Vaikka se on yleensä sitä, mitä ajattelemme mustana aukkona - tarkemmin sanottuna - näiden esineiden ympärillä olevalla avaruusalueella, josta ei voi paeta mitään aineen tai energian muotoa - eikä edes itse valoa. Tämä ei ole niin eksoottista kuin luulisi. Jos otat Auringon sellaisenaan ja puristat sen usean kilometrin säteelle, saat melkein mustan aukon. Ja vaikka Aurinkoamme ei uhkaa tällainen siirtymä, maailmankaikkeudessa on tähtiä, jotka jättävät taakseen nämä salaperäiset esineet.
Maailmankaikkeuden massiivisimmat tähdet - kaksikymmentä, neljäkymmentä, sata tai jopa 260 aurinkomassaa olevat tähdet - ovat sinisimmät, kuumimmat ja kirkkaimmat esineet. Ne myös polttavat syvyydessä ydinpolttoainetta nopeammin kuin muut tähdet: yhden tai kahden miljoonan vuoden aikana monien miljardien kuten Auringon sijasta. Kun näissä sisemmissä ytimissä loppuu ydinpolttoaine, niistä tulee voimakkaimpien painovoimien panttivangit: niin voimakkaita, että ydinfuusion uskomattoman paineen puuttuessa vastustamaan niitä, ne yksinkertaisesti romahtavat. Parhaimmillaan ytimet ja elektronit saavat niin paljon energiaa, että ne sulautuvat toisiinsa yhteydessä olevien neuronien joukkoon. Jos tämä ydin on massiivisempi kuin muutama aurinko, nämä neutronit ovat riittävän tiheitä ja massiivisia romahtamaan mustaksi aukoksi.
Joten muista, että mustan aukon vähimmäismassa on useita aurinkomassoja. Mustat aukot voivat kasvaa paljon suuremmista massoista, sulautuvat yhteen, syövät ainetta ja energiaa ja tunkeutuvat galaksien keskuksiin. Linnunradan keskeltä löytyi esine, joka on neljä miljoonaa kertaa Auringon massa. Yksittäiset tähdet voidaan tunnistaa sen kiertoradalta, mutta minkään aallonpituuden valoa ei lähetä.
Muissa galakseissa on vielä massiivisempia mustia aukkoja, joiden massa on tuhansia kertoja suurempi kuin omamme, eikä niiden korkeudelle ole teoreettista ylärajaa. Mutta mustilla aukoilla on kaksi mielenkiintoista ominaisuutta, jotka voivat johtaa meidät vastaukseen alussa esitettyyn kysymykseen: onko mahdollista vetää jotain "talutushihnasta"? Ensimmäinen ominaisuus liittyy siihen, mitä avaruudelle tapahtuu, kun musta aukko kasvaa. Mustan aukon periaate on sellainen, että mikään esine ei voi paeta gravitaatiovoimastaan avaruusalueella, riippumatta siitä kuinka kiihtyvältä, vaikka se liikkuu valon nopeudella. Rajaa sen välillä, missä esine voi poistua mustasta aukosta ja missä se ei voi, kutsutaan tapahtumahorisontiksi. Jokaisella mustalla aukolla on se.
Yllättäen avaruuden kaarevuus on paljon pienempi tapahtumahorisontissa lähellä massiivisimpia mustia aukkoja ja kasvaa vähemmän massiivisissa aukoissa. Ajattele tätä: Jos "seisoit" tapahtumahorisontissa oikea jalkasi reunalla ja pääsi taaksepäin 1,6 metrin päässä singulariteetista, voima venyttää kehoasi - tätä prosessia kutsutaan spagettistumiseksi. Jos tämä musta aukko olisi sama kuin galaksimme keskellä, vetovoima olisi vain 0,1% maan painovoimasta, kun taas jos maa itse muuttuisi mustaksi aukoksi ja sinä seisot sen päällä, vetovoima olisi 1020 kertaa maan painovoima.
Mainosvideo:
Jos nämä vetovoimat ovat pieniä tapahtumahorisontin reunalla, ne eivät ole paljon suurempia tapahtumahorisontissa, mikä tarkoittaa - kun otetaan huomioon kiinteitä esineitä yhdessä pitävät sähkömagneettiset voimat - ehkä voimme tehdä asiamme: upottaa esine tapahtumahorisonttiin ja melkein välittömästi viedä ulos. Voitko tehdä tämän? Ymmärtääksemme katsotaanpa, mitä tapahtuu neutronitähden ja mustan aukon välisellä rajalla.
Kuvittele, että sinulla on erittäin tiheä neutronipallo, mutta sen pinnalla oleva fotoni voi silti paeta avaruuteen eikä välttämättä palata neutronitähteen. Nyt asetetaan toinen neuroni pinnalle. Yhtäkkiä ydin ei voi enää vastustaa painovoiman romahtaa. Mutta sen sijaan, että ajattelisimme, mitä pinnalla tapahtuu, ajatelkaamme sitä, mitä tapahtuu sisällä, missä musta aukko on muodostumassa. Kuvittele yksi neutroni, joka koostuu kvarkeista ja gluoneista, ja kuvittele, kuinka gluonien on siirryttävä neutronissa olevasta kvarkista toiseen voimien vaihdon tapahtuessa.
Nyt yksi näistä kvarkeista on lähempänä singulariteettia mustan aukon keskellä ja toinen on kauempana. Jotta voimanvaihto tapahtuisi ja neutroni pysyisi vakaana, gluonin on tietyllä hetkellä kuljettava lähellä olevasta kvarkista kaukimpaan. Mutta tämä on mahdotonta edes valon nopeudella (ja gluoneilla ei ole massaa). Kaikki tyhjät geodeettiset tiedot tai valon nopeudella liikkuvan kohteen polku johtavat singularisuuteen mustan aukon keskelle. Lisäksi he eivät koskaan mene pidemmälle mustan aukon singulariteetista kuin työnnön hetkellä. Siksi mustan aukon tapahtumahorisontissa olevan neutronin täytyy romahtaa ja tulla osaksi keskellä olevaa singulariteettia.
Joten palataan takaisin valjaiden esimerkkiin: otit pienen massan, sidit sen suurempaan astiaan; alus on tapahtumahorisontin ulkopuolella ja massa on veden alla. Kun jokin hiukkanen ylittää tapahtumahorisontin, se ei voi enää poistua - ei hiukkasia, ei edes valoa. Mutta fotonit ja gluonit ovat edelleen hiukkasia, jotka meidän on vaihdettava voimia tapahtumahorisontin ulkopuolella olevien hiukkasten välillä, eivätkä ne myöskään voi mennä minnekään.
Tämä ei välttämättä tarkoita, että kaapeli katkeaa; pikemminkin singulariteetti vetää koko laivan. Tietysti vuorovesivoimat tietyissä olosuhteissa eivät repeä sinua erilleen, mutta singulaarisuuden saavuttaminen on väistämätöntä. Uskomaton painovoima ja se, että kaikilla massojen, energioiden ja nopeuksien hiukkasilla ei ole muuta vaihtoehtoa kuin matkustaa singularisuuteen, niin tapahtuu.
Siksi valitettavasti he eivät ole vielä löytäneet ulospääsyä mustasta aukosta tapahtumahorisontin ylityksen jälkeen. Voit vähentää tappioita ja katkaista sen, mikä on jo sisälle, tai pitää yhteyttä ja hukkua. Valinta on sinun tehtäväsi.
Ilya Khel