Если вы смотрите увлекательный научно-популярный сериал “Космос: пространство и время”, то знаете, что такое “корабль воображения” – космический корабль, путешествующий по Вселенной с помощью воображения. Ведущий сериала, астрофизик Нил Деграсс Тайсон, находится за штурвалом этого корабля и показывает неискушенному зрителю далекий космос. Мне очень понравилась идея с кораблем воображения, так что надеюсь доктор Тайсон не будет против, если я позаимствую ее для этой статьи. Итак, давайте представим, что мы находимся на борту корабля воображения и смотрим на нашу планету издалека. Но вдруг в какой-то момент из ниоткуда возникает черная дыра. Что произойдет потом?
Черная дыра – это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что поглощает все объекты вокруг себя. Притяжение черной дыры не позволяет покинуть эту область – горизонт событий – даже объектам, которые движутся со скоростью света.
Содержание
- 1 Что нам известно о черных дырах?
- 2 Масса, угловой момент и электрический заряд черной дыры
- 3 Космические Спагетти
- 4 Плохие новости для Земли
Что нам известно о черных дырах?
Черные дыры волнуют и одновременно интригуют не только ученых. В будущем интерес к этим таинственным объектам будет только расти, особенно после открытия гравитационных волн и первой фотографии черной дыры. Напомню, что существование гравитационных волн было предсказано в Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, однако доказать их существование удалось лишь в феврале 2016 года. Уже в 2017 году ученым коллаборации LIGO и VIRGO, которые совершили открытие, вручили Нобелевскую премию по физике.
Гравитационные волны представляют собой искривление гравитационного поля, которое происходит из-за столкновения массивных объектов, например, двух сверхмассивных черных дыр. Искривление гравитационного поля распространяется подобно волнам, поэтому мы и называем это событие гравитационными волнами. Подробнее об этом выдающемся научном открытии читайте в увлекательном материале Ильи Хеля.
Синим цветом выделены гравитационные волны, а в центре находятся вращающиеся черные дыры
Практически год назад, 12 апреле 2019 года, как раз в день космонавтики, мир увидел первую в истории фотографию черной дыры, а точнее, ее горизонта событий. Помимо самого ошеломительного факта – ученые сфотографировали черную дыру – это открытие доказало существование таинственных космических монстров. Дело в том, что все эти годы черные дыры считались гипотетически существующими объектами. Затем, несколько месяцев спустя, NASA представили первую визуализацию смоделированной черной дыры, на которой можно увидеть как экстремальные гравитационные силы, создаваемые этими массивными объектами, искажают свет вокруг себя, создавая эффект кривого зеркала. Однако несмотря на то, что мы смогли увидеть черные дыры и даже смоделировать их поведение, мы не знаем что находится за горизонтом событий. И вряд ли узнаем это в ближайшем будущем. Но хорошие новости заключаются в том, что наука, вооруженная воображением, поможет в поисках ответа на этот и другие, не менее интересные вопросы.
Масса, угловой момент и электрический заряд черной дыры
Итак, мы знаем, что черные дыры появляются в результате взрывов сверхновых – это явление, в ходе которого массивные звезды резко меняют свою яркость, а затем затухают. Некоторые из таких звезд сразу же коллапсируют в черные дыры, другие проходят все этапы звездной эволюции – из сверхновой звезды они могут становиться нейтронными звездами – самыми плотными объектами во Вселенной, которые коллапсируют в черные дыры. Но как ученые измеряют массу и свойства этих космических монстров?
Так выглядит смоделированная визуализация черной дыры, представленная NASA
Существуют три свойства черной дыры, которые (в принципе) поддаются измерению: ее масса, угловой момент (спин) и общий электрический заряд. Сторонний наблюдатель, вроде нас с вами, с борта корабля воображения может судить лишь об этих трех параметрах, а вот вся информация о том, что же находится за горизонтом событий и какой у черной дыры состав неизвестна. Ученые называют это “теоремой об отсутствии волос», так как вся информация об исходной материи (ее и называют волосами) скрыта за горизонтом событий. Исходя из всех трех параметров, масса, пожалуй, является наиболее значимым: именно масса черной дыры – и огромные гравитационные силы, которые она порождает – наносят ущерб близлежащим объектам.
Космические Спагетти
Если корабль воображения слишком близко подойдет к черной дыре, то сам корабль и все его пассажиры растянутся как спагетти.
Представьте, что нос корабля смотрит прямо на черную дыру. Поскольку он физически ближе к черной дыре, его будет притягивать к ней сильнее, чем хвост. Хуже придется только пассажирам космического корабля, просто в силу того, что у нас есть руки, ноги и голова: так как руки не находятся в центре тела, то будут притягиваться в несколько ином направлении, чем голова. Это приведет к тому, что части тела ближе к черной дыре будут как бы втянуты внутрь. Конечным результатом станет не только удлинение тела, но и его истончение (сжатие) в середине.
Если черная дыра внезапно появится рядом с нашей планетой, нам не сдобровать
Таким образом, наши тела или сам корабль воображения начнет напоминать спагетти задолго до того, как доберется до центра черной дыры. Но что, в таком случае произойдет с планетой, если черная дыра гипотетически появится из ниоткуда рядом с Землей?
Плохие новости для Земли
Законы гравитации, как известно, одинаково действуют во всей Вселенной. Поэтому в случае с нашей планетой будут действовать те же гравитационные эффекты, что и при спагеттификации: сторону планеты, которая находится ближе к черной дыре, будет притягивать намного сильнее. На самом деле появление рядом с нашей планетой черной дыры означало бы скорую гибель жизни на Земле да и самой планеты. Согласитесь, это не самая приятная перспектива. Но, так как мы не знаем что находится за горизонтом событий черной дыры, корабль воображения попав в черную дыру, может переместить нас в другую часть Вселенной или в другую Вселенную – в зависимости от гипотезы, которая вам больше нравится. А еще можно посмотреть фильм “Интерстеллар” 2014 года, потому что там представлена довольно интересная гипотеза о том, что может встретить заблудившегося космического странника за горизонтом событий черной дыры.
