Черная дыра: горизонт событий, горстка пепла и путешествие во времени

10 апреля 2019 была сделана первая фотография черной дыры — объекта, который создает невероятно мощную силу притяжения и никакие быстрые частицы не могут покинуть его поверхность. Мы решили подробно рассказать, что представляют собой черные дыры и угрожают ли они человечеству.

Читайте также: Розовое суперлуние 2020

Что такое черная дыра?

Черные дыры считаются самыми компактными и в то же время самыми простыми объектами, которые есть во Вселенной. Если рассматривать их с точки зрения астрофизики, то можно сказать, что они появляются, когда тяжелые звезды эволюционируют и взрываются. Тогда их центры сжимаются в черные дыры.

Горизонт событий — это условная внешняя поверхность черной дыры, а именно: сферическая граница, на которой достигается баланс между силой гравитационного поля и усилиями света, пытающегося покинуть черную дыру. Если объект попал в это поле, то выбраться назад у него уже нет никаких шансов. Это происходит из-за очень сильной гравитации. Именно она не выпускает объекты, которые сюда попали.

По мере того, как объект будет двигаться внутрь черной дыры, показатели пространства и времени искривляются, а в центре становятся бесконечно искривленными. Данную точку называют гравитационной сингулярностью. Здесь уже не имеют значения такие понятия как пространство и время, а физические законы теряют всякий смысл, поскольку они больше не работают.

Несколько фактов о черных дырах

Что произойдет, если попасть в черную дыру?

По мере того, как человек будет приближаться к горизонту событий, наблюдатель сможет видеть, как сначала он вытянется в длину, а после сузится в ширину. Кричать человеку не удастся, поскольку в безвоздушном пространстве звук не способен передаваться.

Достигнув горизонта событий, с точки зрения наблюдателя, человек замрет на одном месте растянутый по поверхности. Жар излучения, остановка времени и растяжение пространство будут медленно убивать. От человека останется один пепел, прежде, чем он сможет пересечь горизонт событий и углубиться внутрь черной дыры.

Если же смотреть на ситуацию со стороны человека, который пересекает черную дыру, то происходит совсем другое. Свободное падение позволяет человеку не ощущать ни замедление времени, ни жара излучения, ни растяжения пространства. Попадающий в черную дыру не видит никакого горизонта. Возможно, он даже сможет жить внутри черной дыры, пока не умрет от гравитационной сингулярности.

Внутри черной дыры пространство и время меняются местами. Выбраться из черной дыры невозможно. Поскольку это значило бы то, что человек путешествует в прошлое.

Несмотря на парадокс, оба опыта, и наблюдателя, и человека, который погружается в черную дыру, могут быть верными одновременно. С точки зрения наблюдателя, нельзя пересечь горизонт событий. Информация не может исчезнуть бесследно, каждый бит данных, отвечающий за то, что человек был жив, должен быть на внешней поверхности горизонта событий.

В противном случае будут нарушены физические законы. Однако, если смотреть со стороны человека, который собирается пересечь черную дыру, можно пролететь сквозь горизонт и остаться живым. В обратном случае, нарушается теория относительности.

То есть, согласно законам физики, человек должен в одно и то же время быть как внутри черной дыры, так и снаружи в виде горстки пепла. Это явление называется «исчезновение информации в черной дыре». На первый взгляд, это парадокс, однако по мнению некоторых ученых, никакого парадокса нет. Наблюдатель видит один экземпляр человека, а он сам — другой. Однако встретиться им и сравнить показания не получится. Третьего человека, который смог бы наблюдать за функционированием двух экземпляров, не существует.

Насколько опасны черные дыры

По мнению некоторых ученых, черная дыра может представлять реальную опасность лишь неподалеку от ее горизонта событий, радиус которого для дыр звездных масштабов не превышает десятков километров. Вдали от горизонта черная дыра ведет себя как обычное физическое тело, которое способно притягивать другие тела.

То есть, черные дыры будут представлять собой угрозу, если вы окажетесь слишком близко к ним.

Напомним, что Найдены останки возрастом 2 млн лет