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

9 апреля 2020 в 14:01

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.

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

Несколько фактов о черных дырах

  • Нельзя напрямую увидеть черную дыру. Однако несмотря на это, можно заметить некоторое влияние, которая она оказывает на окружающие ее объекты. Например, если звезда находится слишком близко к черной дыре, та ее притягивает и разрывает на части. Когда дыра всасывает материю небесного тела, звезда ускоряется и начинает ярко светиться в рентгеновском спектре.
  • Черные дыры могут быть разными по размерам. Как утверждает NASA, есть три разных типа черных дыр. Одни считаются относительно небольшими и располагаются в центре галактики. Наименьшими считаются первичные черные дыры. Их размеры варьируются от одного атома до целой горы. Самыми распространенными называют звездные черные дыры. Они массивнее Солнца примерно в двадцать раз. Монстрами в центрах галактик называют сверхмассивные дыры. Масса одной такой черной дыры может превышать миллионы масс Солнца.
  • Некоторые ученые говорят о том, что в нашей галактике, вероятно, находится черная дыра. Наша планета расположена достаточно далеко от нее. Черную дыру окружает горячий газ, а еще она в миллион раз массивнее, чем Солнце.
  • Звезды, которые умирают, могут «производить» черные дыры. Когда у очень массивной звезды заканчивается топливо, гравитация подавляет естественное ее давление и выдавливает ее внутрь. Когда давление ядерных реакций коллапсирует, гравитация жестоко стискивает звезду в ядро, внешние ее слои разлетаются в космосе. Это явление принято называть сверхновой. Ядро, которое осталось, коллапсирует в сингулярность. Это точка, плотность которой бесконечна, а объем равен нулю. Также она считается сердцем черной дыры.
  • Существует большое количество объектов, которые функционально можно назвать черными дырами. Они тянут на себя газ и материю. Если говорить именно о двойных черных дырах, то ученые выделили всего десять пар.
  • 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.

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

    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