Сколько лететь до черной дыры: Сколько лететь до черной дыры? [Ответ эксперта]

Сколько лететь до черной дыры? [Ответ эксперта]

09.11.2022

Короткий ответ:

Черная дыра — это объект с невероятно сильным гравитационным полем. Он настолько силен, что даже свет не может вырваться из него. Гравитационное поле черной дыры такое сильное, потому что вся масса черной дыры сосредоточена в очень маленьком пространстве. Это означает, что черная дыра имеет очень большую плотность.^[1]

Введение

Черная дыра — это область пространства-времени, где гравитационное притяжение настолько сильно, что ничто, даже свет, не может покинуть ее. Итак, сколько времени нужно, чтобы добраться до черной дыры?
Ответ зависит от нескольких факторов, в том числе от размера черной дыры и от того, насколько близко она находится к Земле. Например, сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики, Стрелец А*, находится на расстоянии около 26 000 световых лет. Это означает, что космическому кораблю потребуется около 26 000 лет, чтобы добраться туда со скоростью света!
Конечно, в настоящее время у нас нет технологий, которые позволили бы нам путешествовать со скоростью света, поэтому путешествие к черной дыре заняло бы гораздо больше времени. Даже если бы мы могли путешествовать со скоростью света, путешествие было бы невероятно опасным. Черные дыры невероятно плотные, поэтому, если вы подойдете слишком близко, вас притянет и раздавит.
Несмотря на опасности, черные дыры — удивительные объекты, и мы можем многому у них научиться. Например, изучая свет, излучаемый объектами, когда они втягиваются в черную дыру, мы можем узнать о структуре пространства-времени. Таким образом, несмотря на то, что они опасны, черные дыры также могут быть невероятно ценными для науки.

Определение черной дыры

Черная дыра — это объект с настолько сильным гравитационным полем, что ничто, даже свет, не может выйти из него. Гравитация настолько сильна, потому что объект сжался в очень маленькое пространство. Черные дыры часто образуются при коллапсе звезды.^[2]

Сколько времени займет, туда добраться?

Черная дыра — это объект с настолько сильным гравитационным полем, что ничто, даже свет, не может выйти из него. Гравитация настолько сильна, потому что объект сжался до очень маленького размера. Черная дыра может образоваться, когда очень массивная звезда коллапсирует сама в себя.
Чтобы добраться до черной дыры, потребуется невероятно много времени. Даже если бы вы путешествовали со скоростью света, вам потребовались бы годы, чтобы добраться туда. И, конечно же, вы не можете путешествовать со скоростью света, так что это займет у вас еще больше времени. ^[1]

Путешествие к черной дыре

Черная дыра — это объект с чрезвычайно сильным гравитационным полем. Он настолько силен, что ничто, даже свет, не может ускользнуть от него. Черные дыры — чрезвычайно увлекательные объекты, и их изучение привело к некоторым важным открытиям о природе Вселенной.
Поскольку черные дыры такие массивные и обладают таким сильным гравитационным полем, они могут оказывать интересное воздействие на окружающие их объекты. Например, черные дыры могут искажать путь света, проходящего рядом с ними. Этот эффект называется гравитационным линзированием.
Черные дыры также можно использовать для изучения природы пространства и времени. Поскольку черные дыры такие массивные, они могут заставлять пространство и время вести себя странным образом. Например, вблизи черной дыры может показаться, что время замедляется.
Итак, сколько времени нужно, чтобы добраться до черной дыры? Это зависит от того, как далеко находится черная дыра и как быстро вы движетесь. Если вы движетесь очень быстро, вам может понадобиться всего несколько секунд, чтобы добраться до черной дыры. Но если черная дыра очень далеко, вам могут потребоваться миллиарды лет, чтобы добраться туда!^[3]

Что происходит, когда вы попадаете в черную дыру?

Когда вы доберетесь до черной дыры, вас притянет огромная гравитационная сила. Как только вас втянут, вы окажетесь в ловушке навсегда. Черные дыры настолько плотные, что даже свет не может их покинуть, поэтому они кажутся черными.^[4]

Опасности черных дыр

Черная дыра — астрономический объект с очень сильным гравитационным полем. Он настолько силен, что даже свет не может вырваться из него. Черные дыры образуются, когда звезда коллапсирует сама в себя. Гравитационное поле черной дыры настолько сильное, что все, что оказывается слишком близко к нему, притягивается внутрь. Если что-то втягивается в черную дыру, оно никогда не сможет оттуда выбраться.
Черные дыры чрезвычайно опасны, потому что все, что подойдет слишком близко к единице, будет втянуто и уничтожено. Даже свет не может вырваться из черной дыры, поэтому все, что окажется слишком близко, будет затянуто внутрь и исчезнет навсегда.^[3]

Преимущества черных дыр

Черная дыра — это область пространства-времени, где гравитация настолько сильна, что ничто — даже свет — не может покинуть ее. Общая теория относительности предсказывает, что достаточно компактная масса может деформировать пространство-время, образуя черную дыру. Граница области, из которой невозможен выход, называется горизонтом событий. Хотя пересечение горизонта событий оказывает огромное влияние на пересекающий его объект, похоже, что оно не имеет локально обнаруживаемых особенностей. Во многих отношениях черная дыра ведет себя как идеальное черное тело, поглощая весь свет, падающий на горизонт, и ничего не отражая.
Имеются убедительные доказательства того, что сверхмассивные черные дыры находятся в центрах большинства галактик. Например, движение звезд, вращающихся вокруг центра Млечного Пути, позволяет предположить, что там находится черная дыра массой 4 миллиона солнечных. Но, несмотря на свое название, черные дыры не являются «дырами» в смысле пустой области пространства. Скорее, это чрезвычайно плотные регионы с огромным гравитационным притяжением.^[5]

Заключение

Черная дыра — это область пространства-времени, где сила гравитации настолько сильна, что ничто, даже свет, не может покинуть ее. Черные дыры часто образуются при коллапсе звезды. Чтобы добраться до черной дыры, потребуется невероятно много времени, даже если вы путешествуете со скоростью света. И, конечно же, вы не можете путешествовать со скоростью света, так что это займет у вас еще больше времени. Когда вы доберетесь до черной дыры, вас притянет огромная гравитационная сила, и вы навсегда останетесь в ловушке. Черные дыры настолько плотные, что даже свет не может их покинуть, поэтому они кажутся черными. Черные дыры чрезвычайно опасны, потому что все, что подойдет слишком близко к единице, будет втянуто и уничтожено. Несмотря на свое название, черные дыры не являются «дырами» в смысле пустой области пространства. Скорее, это чрезвычайно плотные регионы с огромным гравитационным притяжением.

Источники

1. https://www.toppr.com/ask/en-us/question/a-black-hole-is-an-object-whose-gravitational-field-is-so-strong-that-even-light/
2. https://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-a-black-hole-k4.html
3. https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes
4. https://www.uu.edu/dept/physics/scienceguys/2001Aug.cfm
5. https://brainly.in/question/23331750

Поделиться статьёй:

Астрономы нашли ближайшую к Земле черную дыру

Астрономы обнаружили самого близкого кандидата в черные дыры звездных масс, который входит в тройную систему звезд, видимую невооруженным глазом в южном полушарии Земли. Нижний предел массы этой черной дыры оценивается в 4,2 масс Солнца, а расстояние до системы — в одну тысячу световых лет. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics, кратко о работе рассказывается на сайте Европейской южной обсерватории.

Существование черных дыр, как области пространства-времени, которую из-за сильной гравитации не может покинуть даже фотон, было предсказано более ста лет назад в рамках Общей теории относительности. Долгое время астрономы имели только косвенные доказательства их существования, такие как сильное гравитационное влияние на другие тела, обнаружение релятивистских джетов в далеких галактиках или наблюдения за яркими аккреционными дисками в двойных системах. Лишь недавно, благодаря развитию методик наблюдений и обработки данных, ученые смогли получить прямое свидетельство реальности подобных тел во Вселенной в виде тени черной дыры в центре активной галактики M87, а также неоднократно регистрировали гравитационные волны от слияния черных дыр и впервые подтвердили предсказываемые теорией относительности особенности движения звезды в сильном гравитационном поле вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.

До недавнего времени самой близкой к Земле известной черной дырой считался один из компонентов рентгеновской двойной A0620-00, расположенной на расстоянии трех тысяч световых лет от нас в созвездии Единорога. Теперь группа астрономов во главе с Томасом Ривиниусом (Thomas Rivinius) из Европейской южной обсерватории сообщила об обнаружении еще более близкой черной дыры в тройной звездной системе HR 6819, которая удалена от Солнца на тысячу световых лет. Система видна невооруженным глазом в южном созвездии Телескопа в ясную безлунную ночь. 

Открытие было сделано в ходе изучения системы при помощи спектрографа FEROS (Fibre Extended Range Optical Spectrograph), установленного на 2,2-метровом телескопе MPG в обсерватории Ла-Силья в Чили. HR 6819 состоит из Ве-звезды, которая находится на широкой орбите вокруг тесной пары из звезды типа B3 III и невидимого компаньона на круговой орбите. Период обращения тесной двойной составляет 40 земных дней. Полуамплитуда лучевой скорости внутренней звезды равна 61,3 километрам в секунду, что, вместе с оценкой ее минимальной массы в 6,3 массы Солнца, дает нижний порог массы невидимого тела в 4,2 массы Солнца. Это означает, что перед нами черная дыра звездной массы, которая не поглощает в данный момент вещество. 

Ученые считают, что это открытие послужит толчком для поиска других «тихих» черных дыр. Если учесть, что около двадцати процентов всех звезд раннего типа являются тройными системами, и одна сотая процента из них имеют структуру системы, аналогичную HR 6819, то расхождение между ожидаемым и наблюдаемым количеством черных дыр в галактике может уменьшиться на несколько порядков, если эти черные дыры будут найдены в таких системах. Кроме того, в системах с конфигурацией, похожей на HR 6819, могут происходить слияния двух черных дыр, что вызовет всплеск гравитационных волн, который можно зарегистрировать.

Увидеть «тень» черной дыры и заглянуть в недра квазаров астрономам помог метод радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой, одним из создателей которого является астрофизик Николай Семенович Кардашев, об открытиях которого можно узнать из нашего материала «Создатель «РадиоАстрона»».

Александр Войтюк

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

10 вопросов о черных дырах — исследование Солнечной системы НАСА

Черная дыра — это чрезвычайно плотный космический объект, из которого не может выйти свет. Хотя черные дыры таинственны и экзотичны, они также являются ключевым следствием того, как работает гравитация: когда большая масса сжимается в достаточно маленьком пространстве, получающийся в результате объект разрывает саму ткань пространства и времени, становясь тем, что называется сингулярностью. . Гравитация черной дыры настолько сильна, что она способна притянуть близлежащий материал и «съесть» его.

Вот 10 вещей, которые вы, возможно, захотите знать о черных дырах:

Галактика NGC 1068 показана в видимом свете и рентгеновских лучах на этом составном изображении. Рентгеновские лучи высокой энергии (пурпурный цвет), полученные массивом ядерных спектроскопических телескопов НАСА, или NuSTAR, накладываются на изображения в видимом свете как с космического телескопа Хаббла НАСА, так и с Sloan Digital Sky Survey. Рентгеновское излучение исходит от активной сверхмассивной черной дыры, также известной как квазар, в центре галактики. Эта сверхмассивная черная дыра была тщательно изучена из-за ее относительно близкого расположения к нашей галактике. Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Roma Tre Univ.

1. Как мы можем узнать о черных дырах, если они улавливают свет и их нельзя увидеть?

Ни один свет, включая рентгеновские лучи, не может выйти за пределы горизонта событий черной дыры, области, за которую нет возврата. Телескопы НАСА, которые изучают черные дыры, смотрят на среду, окружающую черные дыры, где есть материал, очень близкий к горизонту событий. Материя нагревается до миллионов градусов, когда ее притягивает к черной дыре, поэтому она светится в рентгеновских лучах. Огромная гравитация черных дыр искажает и само пространство, поэтому можно увидеть влияние невидимого гравитационного притяжения на звезды и другие объекты.

Подробнее ›

В 2015 году исследователи обнаружили черную дыру CID-947, которая росла намного быстрее, чем ее родительская галактика. Черная дыра в центре галактики почти в 7 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца, что делает ее одной из самых массивных обнаруженных черных дыр. Однако масса галактики считается нормальной. Поскольку ее свет должен был пройти очень большое расстояние, ученые наблюдали ее в период, когда Вселенной было менее 2 миллиардов лет, всего 14% от ее нынешнего возраста (с момента Большого взрыва прошло почти 14 миллиардов лет). Изображение предоставлено: М. Хельфенбейн, Йельский университет / OPAC.

2. Сколько времени нужно, чтобы образовалась черная дыра?

Черная дыра звездной массы, масса которой в десятки раз превышает массу Солнца, вероятно, может образоваться за секунды после коллапса массивной звезды. Эти относительно небольшие черные дыры также могут образоваться в результате слияния двух плотных звездных остатков, называемых нейтронными звездами. Нейтронная звезда также может слиться с черной дырой, образовав большую черную дыру, или две черные дыры могут столкнуться. Подобные слияния также быстро создают черные дыры и создают рябь в пространстве-времени, называемую гравитационными волнами.

Еще более загадочны гигантские черные дыры, обнаруженные в центрах галактик — «сверхмассивные» черные дыры, масса которых может в миллионы или миллиарды раз превышать массу Солнца. Для того, чтобы один из них достиг очень большого размера, может потребоваться менее миллиарда лет, но неизвестно, сколько времени им требуется, чтобы сформироваться в целом.

Ученые получили первое изображение черной дыры, увиденное здесь, используя наблюдения телескопа Event Horizon за центром галактики M87. На изображении видно яркое кольцо, сформированное из-за того, что свет изгибается из-за сильной гравитации вокруг черной дыры, которая в 6,5 миллиардов раз массивнее нашего Солнца. Изображение предоставлено: Сотрудничество с телескопом Event Horizon.

3. Как ученые рассчитывают массу сверхмассивной черной дыры?

Исследование включает изучение движения звезд в центрах галактик. Эти движения подразумевают темное массивное тело, массу которого можно вычислить по скоростям звезд. Вещество, попадающее в черную дыру, добавляется к массе черной дыры. Его гравитация не исчезает из вселенной.

Эта анимация иллюстрирует активность вокруг черной дыры. В то время как материя, прошедшая горизонт событий черной дыры, не видна, материя, вращающаяся за пределами этого порога, ускоряется до миллионов градусов и излучает рентгеновские лучи. Изображение предоставлено: CXC/А.Хобарт.

4. Может ли черная дыра «съесть» целую галактику?

Нет. Черная дыра не может поглотить целую галактику. Гравитационное воздействие сверхмассивных черных дыр, содержащихся в центре галактик, велико, но недостаточно велико, чтобы поглотить всю галактику.

Подробнее ›

На этой иллюстрации показан светящийся поток вещества от звезды, разрушенной, когда ее поглотила сверхмассивная черная дыра. Черная дыра окружена кольцом пыли. Когда звезда проходит достаточно близко, чтобы быть поглощенной черной дырой, звездный материал растягивается и сжимается по мере его втягивания, высвобождая огромное количество энергии.

Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

5. Что произойдет, если вы упадете в черную дыру?

Это точно не к добру! Но то, что мы знаем о внутренней части черных дыр, исходит из общей теории относительности Альберта Эйнштейна.

Для черных дыр удаленные наблюдатели будут видеть только области за горизонтом событий, но отдельные наблюдатели, попадающие в черную дыру, столкнутся с совершенно другой «реальностью». Если бы вы попали за горизонт событий, ваше восприятие пространства и времени полностью изменилось бы. В то же время огромная гравитация черной дыры будет сжимать вас по горизонтали и растягивать по вертикали, как лапшу, поэтому ученые называют это явление (без шуток) «спагеттификацией».

К счастью, такого еще ни с кем не случалось — черные дыры слишком далеко, чтобы притянуть какую-либо материю из нашей Солнечной системы. Но ученые наблюдали, как черные дыры разрывают звезды на части, при этом высвобождается огромное количество энергии.

Рентгеновская обсерватория НАСА «Чандра» зафиксировала рекордную скорость ветра, исходящего от диска вокруг черной дыры. Впечатление этого художника показывает, как сильная гравитация черной дыры слева оттягивает газ от звезды-компаньона справа. Этот газ образует диск горячего газа вокруг черной дыры, и ветер отгоняется от этого диска со скоростью 20 миллионов миль в час, или около 3% скорости света. Изображение предоставлено: NASA/CXC/M.Weiss | Больше информации >

6. Что, если бы Солнце превратилось в черную дыру?

Солнце никогда не превратится в черную дыру, потому что оно недостаточно массивно, чтобы взорваться. Вместо этого Солнце станет плотным остатком звезды, называемым белым карликом.

Но если бы гипотетически Солнце вдруг стало черной дырой с такой же массой, как сегодня, это не повлияло бы на орбиты планет, потому что его гравитационное влияние на Солнечную систему было бы таким же. Таким образом, Земля продолжала бы вращаться вокруг Солнца, не втягиваясь в него, хотя отсутствие солнечного света было бы катастрофой для жизни на Земле.

Центральная область нашей галактики, Млечный Путь, содержит множество экзотических объектов, в том числе сверхмассивную черную дыру, называемую Стрелец А*, масса которой примерно в 4 миллиона раз больше массы Солнца, облака газа с температурой в миллионы градусов, нейтронные звезды и белые карлики, отрывающие материал от звезд-компаньонов и красивые усики радиоизлучения. Область вокруг Стрельца A* показана на этом составном изображении с данными Chandra (зеленый и синий) в сочетании с радиоданными (красный) с телескопа MeerKAT в Южной Африке, который в конечном итоге станет частью массива квадратных километров (SKA). Изображение предоставлено: Рентген: NASA/CXC/UMass/D. Ван и др.; Радио: САРАО/MeerKAT

7. Влияли ли черные дыры на нашу планету?

Черные дыры звездной массы остаются после взрыва массивной звезды. Эти взрывы распространяют в космос такие элементы, как углерод, азот и кислород, необходимые для жизни. Слияния двух нейтронных звезд, двух черных дыр или нейтронной звезды и черной дыры аналогичным образом распространяют вокруг себя тяжелые элементы, которые когда-нибудь могут стать частью новых планет. Ударные волны от звездных взрывов могут также вызвать образование новых звезд и новых солнечных систем. Так что в некотором смысле мы обязаны своим существованием на Земле давним взрывам и столкновениям, которые образовали черные дыры.

В более крупном масштабе кажется, что в центрах большинства галактик есть сверхмассивные черные дыры. Связь между образованием этих сверхмассивных черных дыр и образованием галактик до сих пор не понята. Возможно, черная дыра могла сыграть роль в формировании нашей галактики Млечный Путь. Но эта проблема курицы и яйца — что появилось раньше, галактика или черная дыра? — это одна из величайших загадок нашей Вселенной.

Концепция этого художника показывает самую далекую сверхмассивную черную дыру из когда-либо обнаруженных. Это часть квазара всего 690 миллионов лет после Большого Взрыва. Изображение предоставлено: Робин Динел/Научный институт Карнеги.

8. Самая далекая черная дыра, которую когда-либо видели?

Самая далекая из когда-либо обнаруженных черных дыр находится в галактике на расстоянии около 13,1 миллиарда световых лет от Земли. (Возраст Вселенной в настоящее время оценивается примерно в 13,8 миллиарда лет, так что это означает, что эта черная дыра существовала примерно через 690 миллионов лет после Большого взрыва. )

Эта сверхмассивная черная дыра — то, что астрономы называют количество газа вливается в черную дыру так быстро, что выход энергии в тысячу раз превышает энергию самой галактики. Благодаря его чрезвычайной яркости астрономы могут обнаруживать его на таких больших расстояниях.

Центральная область этого изображения содержит самую высокую концентрацию сверхмассивных черных дыр, когда-либо виденных, и их около миллиарда по всему небу. Это изображение 2017 года, сделанное за более чем 7 миллионов секунд наблюдений Чандра, является частью Chandra Deep Field-South. Благодаря своему беспрецедентному взгляду на раннюю Вселенную в рентгеновских лучах он предлагает астрономам взглянуть на рост черных дыр в течение миллиардов лет, начавшийся вскоре после Большого взрыва. На этом изображении рентгеновские лучи низкой, средней и высокой энергии, которые обнаруживает Чандра, показаны красным, зеленым и синим соответственно. Изображение предоставлено: NASA/CXC/Penn State/B.Luo et al. | Больше информации >

9.

Если ничто не может вырваться из черной дыры, то не будет ли в конечном итоге поглощена вся Вселенная?

Вселенная большая. В частности, размер области, в которой конкретная черная дыра оказывает значительное гравитационное влияние, весьма ограничен по сравнению с размером галактики. Это относится даже к сверхмассивным черным дырам, подобным той, что находится в центре Млечного Пути. Эта черная дыра, вероятно, уже «съела» большую часть или все звезды, сформировавшиеся поблизости, а дальние звезды в основном защищены от затягивания. Поскольку эта черная дыра уже весит в несколько миллионов раз больше массы Солнца, останется только незначительно увеличится в массе, если поглотит еще несколько солнцеподобных звезд. Нет никакой опасности, что Земля (находящаяся на расстоянии 26 000 световых лет от черной дыры Млечного Пути) будет втянута внутрь.0003

Будущие столкновения галактик приведут к увеличению размеров черных дыр, например, путем слияния двух черных дыр. Но столкновения не будут происходить бесконечно, потому что Вселенная большая и потому что она расширяется, поэтому очень маловероятно, что произойдет какой-либо эффект убегания черной дыры.

На этой иллюстрации черной дыры и окружающего ее диска газ, движущийся по спирали к черной дыре, скапливается сразу за ее пределами, создавая пробку. Пробка ближе к меньшим черным дырам, поэтому рентгеновские лучи излучаются в более короткие промежутки времени. Изображение предоставлено: НАСА.

10. Могут ли черные дыры стать меньше?

Да. Покойный физик Стивен Хокинг предположил, что, хотя черные дыры увеличиваются в размерах, поедая материал, они также медленно сжимаются, потому что теряют небольшое количество энергии, называемой «излучением Хокинга».

Излучение Хокинга возникает из-за того, что пустое пространство или вакуум на самом деле не пусты. На самом деле это море частиц, постоянно появляющихся и исчезающих. Хокинг показал, что если рядом с черной дырой создается пара таких частиц, есть шанс, что одна из них будет втянута в черную дыру до того, как она разрушится. В этом случае его партнер сбежит в космос. Энергия для этого исходит от черной дыры, поэтому черная дыра медленно теряет энергию и массу в этом процессе.

В конце концов, теоретически, черные дыры испарятся под действием излучения Хокинга. Но потребовалось бы гораздо больше времени, чем весь возраст Вселенной, чтобы большинство известных нам черных дыр значительно испарились. Черные дыры, даже те, масса которых в несколько раз превышает массу Солнца, будут существовать очень, очень долго!

Сколько времени вам понадобится, чтобы упасть в черную дыру?

В выпуске «Спросите физика» на этой неделе мы рассмотрим общерелятивистский парадокс: если время замедляется вблизи горизонта событий черной дыры, как вообще что-либо падает внутрь?

Я с удовольствием прочитал все ваши вопросы к «Спроси физика». В качестве дополнительного изюминки в ближайшие недели мне было бы интересно услышать любые ваши вопросы о физике и космологии в новостях, особенно в духе «Это реально или просто ерунда?» Как всегда, пожалуйста, присылайте свои вопросы по адресу [email protected]

Сегодняшний вопрос поступает к нам от Дэвида Сиролы, который спрашивает:

Если черная дыра искажает пространство-время до такой степени, что замедляет и останавливает время, то как может ли что-либо когда-либо исчезнуть за горизонтом событий (или любой другой точкой t = 0)? По моему поверхностному пониманию, мне кажется, что в конечном счете, после всего веселья на внешних краях дыры, на самом деле ничего никогда не происходит, поскольку событие подразумевает отношение время/причина/следствие.

Что я здесь упускаю?

Сразу оговоримся: черные дыры — это круто. Это единственное серьезное возмущение пространства-времени, о существовании которого известно, что оно действительно существует. Почти каждая крупная галактика, включая нашу, имеет в центре сверхмассивную черную дыру.

А черные дыры — до смешного простые объекты — по крайней мере, невращающиеся, о которых я собираюсь здесь говорить. По сути, они состоят из бесконечно компактной «сингулярности» в центре и внешней границы, известной как «горизонт событий», из которой ничто не может выбраться (и здесь я должен использовать зловещий жуткий голос) даже не светится. Эти ребята крошечные, по астрономическим меркам. Если бы наше Солнце превратилось в черную дыру, оно было бы меньше по радиусу, чем город Филадельфия. Даже черная дыра массой 3 миллиона солнечных масс в центре Млечного Пути могла бы удобно разместиться внутри орбиты Меркурия.

Хорошо, вы, наверное, все это знали. Мне все еще нужно развеять несколько мифов, прежде чем мы перейдем к хардкорному искривлению пространства.

1. Черные дыры не отстой .
2. Предположим, что Солнце внезапно превратилось в черную дыру. Вы бы заметили? Конечно, вы бы. Солнце исчезнет, ​​и вы быстро замерзнете. Но в свои последние минуты вы, без сомнения, будете поражены тем фактом, что Дж.Дж. Абрамс солгал тебе. Вместо того, чтобы быть втянутым в солнце-черную дыру, Земля будет просто продолжать вращаться вокруг этой, казалось бы, пустой точки в небе, точно так же, как это было всегда. Только ледянее.
3. На самом деле их не видно.
4. Черные дыры называются так потому, что они не излучают никакого света. Я не хочу ввязываться в драку с ботаниками, отчасти потому, что моя мама говорит, что мне нельзя, но в основном потому, что все пойдет более гладко, если я предвосхищу несколько возражений. Кто-нибудь, вероятно, укажет, что мы действительно «видим» черные дыры в форме квазаров в других галактиках. Но это не совсем правильно. На самом деле вы видите горячий светящийся газ, падающий на черную дыру, или еще большие светящиеся газовые облака, окружающие весь Шебанг. И кстати, за исключением гигантских радиоджетов, мы даже в общих чертах не можем разобрать эти облака. Когда вы видите подробные аккреционные диски в новостях о черных дырах, это кто-то использует MS Paint или что-то еще, что они используют в наши дни, чтобы создавать художественные концепции.
5. Позвольте мне еще больше предвосхитить ботаника с черным поясом, который может предложить еще лучшую возможность: излучение Хокинга. Это одна из самых крутых идей в астрофизике, и в нее верит большинство физиков, хотя мы никогда ее не наблюдали. Вблизи горизонта событий черных дыр частицы и античастицы постоянно рождаются парами. Время от времени одна из частиц ускользает и создает некоторое излучение (и забирает с собой часть массы-энергии черной дыры). Но вот в чем дело: излучение Хокинга слишком тусклое и имеет слишком большую длину волны, чтобы его можно было увидеть напрямую.

Теперь, когда у нас есть общая картина, мы можем перейти к вопросу о том, что такого особенного в горизонте событий.

Одно из основных предсказаний общей теории относительности состоит в том, что вблизи массивных тел время течет медленнее, чем вдали. На Земле мы не замечаем этого эффекта, так как эффект составляет всего около 1 части на миллиард. Однако, если бы вы были достаточно крепкого телосложения (мы говорим, например, 18+2 или что-то в этом роде), вы могли бы зависнуть на нейтронной звезде, где эффект больше похож на 20% или больше. Тусуемся несколько лет, а то и еще время пройдет далеко. То, что вы здесь сделали, это построили (довольно паршивую) машину времени в будущее. Кроме того, это будет поездка в один конец.

Черные дыры делают это еще лучше, и на горизонте событий эффект искажения времени буквально становится бесконечным. Вот парадокс. Если время бесконечно замедляется вблизи поверхности, то, по-видимому, требуется все больше и больше времени, чтобы все ближе и ближе приближаться к горизонту событий. Как вообще что-то падает?

Представим, что у вас есть друг, которым вы не прочь пожертвовать ради науки. Предположим, он решил прыгнуть ногами вперед в черную дыру. Что вы видите, когда он пересекает горизонт событий?

Ну, во-первых, вы вообще не увидите, как он пересечет горизонт событий, потому что он будет разорван в клочья приливными силами задолго до этого. Его также будут сжимать сильные гравитационные силы, пока он не разорвется на части атом за атомом. Тем из вас, кто либо шептал себе под нос (или, скорее, визжал от восторга): «Спагеттификация», молодцы!

К несчастью для вашего друга, он наверняка не выдержит этого испытания. Однако есть проблеск хороших новостей. Мой друг и бывший профессор Рич Готт сделал интересный расчет, в ходе которого он обнаружил, что независимо от размера черной дыры между моментом, когда вы впервые почувствовали легкий дискомфорт, и моментом, когда вы почувствовали легкий дискомфорт, пройдет примерно одна десятая секунды. ты отрываешь атом от атома. Между прочим, если вы хотите узнать больше о том, что ждет вас в магазине, вам следует ознакомиться с обсуждением этой темы Нилом Тайсоном или моим собственным.

Но забудем об этой неприятности. Даже если бы ваш друг каким-то образом смог пережить этот процесс, вы бы не увидели, как он упадет, потому что в конце концов его сигнал исчезнет. Если ваши часы идут медленно, это означает, что все, что вы могли бы использовать для измерения времени, включая частоту света, также будет казаться медленным. Свет, излучаемый кораблем вашего друга, например, становится все длиннее и длиннее по длине волны по мере того, как он приближается к горизонту событий, пока вы не перестанете его видеть. Даже если бы вы смотрели на него с помощью радиодетектора, в конечном итоге его сигнал был бы слишком низкой частоты, чтобы вы могли его увидеть.

Конечно, с его точки зрения все происходит наоборот. Фотоны (и другие частицы), приходящие извне, будут иметь гораздо более высокую частоту и гораздо более высокую энергию, чем в противном случае. Даже если бы он каким-то образом смог пережить спагеттификацию, высокоэнергетические частицы разорвали бы его на части. Это общая тема и одна из больших загадок черных дыр. В конце концов, если все — ключи, стулья, друзья и частицы теряют свою индивидуальность, когда падают, — куда девается эта информация?

И частиц тоже будет много. В конце концов, как вы видите, что ваш друг бежит медленно, так и он видит, что вы бежите быстро. Действительно, кто-то, болтающийся у края черной дыры, увидел бы, что остальная Вселенная бесконечно ускорена. Он мог буквально видеть все будущее Вселенной.

Вроде. Это работает только в том случае, если мы можем повесить кого-то рядом с черной дырой, и он не упадет внутрь. Предположим, что они действительно падают, они пересекли бы горизонт событий и почти не заметили бы этого (за исключением умирающей части). С точки зрения людей (и частиц) внутри черной дыры парадокса нет. Все складывается за вполне разумное время.

Насколько разумно? Что ж, полагаю, мне лучше ответить на исходный вопрос. Давайте посмотрим, как вы бросили своего друга в черную дыру массой Солнца и отпустили его на такое же расстояние, на котором в настоящее время Земля находится от Солнца. На то, чтобы попасть в него, уходит на удивление много времени (с его точки зрения), чуть больше 2 месяцев. Конечно, за исключением последней секунды или около того, это довольно спокойно. На самом деле, вплоть до последней минуты или около того ваш друг не преодолел даже заметной доли скорости света и находится так далеко за горизонтом событий, что у вас двоих может быть совершенно нормальный, почти синхронизированный во времени разговор.

Но после того, как твой друг влюбляется и пытается рассказать тебе, сколько времени это заняло, он просто СОЛ. Помните, ничто не может ускользнуть, , даже свет . Но вы, конечно, это уже знали.

Дэйв Голдберг является автором вместе с Джеффом Бломквистом книги «Руководство пользователя по Вселенной: выживание в опасностях черных дыр, временных парадоксов и квантовой неопределенности».