Сегодня мы поговорим о черных дырах.
Загадочные космические объекты, поглощающие всю материю вокруг. Но все же, так ли они страшны? Давайте разберемся, как устроена черная дыра, как они появляются, можно ли сделать черную дыру из пончика, и страшно ли в нее падать?
Черная дыра - это объект, гравитация которого настолько огромна, что любое тело, подброшенное со сколь угодно огромной скоростью, будет не улетать в космос, а неизбежно притягиваться обратно. Максимально возможной скоростью во вселенной обладает свет, и даже он не может преодолеть гравитацию, и покинуть пределы черной дыры.
Как же рождаются черные дыры?
В большинстве случаев, как раз таки наоборот, они являются маленькими трупиками уже умерших звезд. Ведь что такое звезда? Это огромный шар из раскаленного газа, в котором действует сила гравитации и пытаются сжать его. Этим силам противостоят силы внутреннего давления, которые возникают из-за огромной температуры термоядерных реакций в центре звезды. Это словно воздушный шарик: изнутри его распирает давление воздуха, но с другой стороны, его держит натяжение оболочки.
Звезда умирает, когда запасы топлива в ней заканчиваются. Тогда распирающая сила исчезает, и звезду начинает сжимать, при этом ее плотность возрастает, и гравитация вокруг неё становятся все сильнее и сильнее, и если оно сожмётся до радиуса меньше определенного (он называется радиусом Шварцшильда или гравитационным радиусом), то тогда ее плотность будет настолько велика, что она станет черной дырой. На самом деле, любой объект обладает таким радиусом. Можно взять человека, каким-то неимоверным образом сжать его до размеров в 20 миллиардов раз меньше электрона, и тогда он станет черной дырой. Можно взять пончик, iphone, Эйфелеву Башню, сжать их до определенных размеров, и тогда возникнет маленькая чёрная дыра. Нашу планету нужно сжать до размеров вишни, Солнце - до шара диаметром 6 километров.
Мы пока не знаем, как это можно сделать. Единственное, что мы знаем, что звезды, тяжелее Солнца в более чем в три раза, могут сжиматься до гравитационного радиуса сами по себе, под действием собственной гравитации. Именно поэтому, мы верим в то, что черные дыры могут возникать из звезд.
Но что находится внутри черной дыры, как она устроена?
Под действием колоссальной гравитации, вся материя сжимается в одну точку. Вы только представьте триллионы триллионов килограмм в одной точке. Получается, что у них бесконечная плотность. Это мы называем сингулярностью. Любой объект, который приблизиться к сингулярности на расстоянии, меньше гравитационного радиуса, не сможет совладать с ее огромной гравитацией, и неизбежно упадёт на неё. То есть получается, вокруг сингулярности есть область, из которой нет пути обратно. Она ограничена так называемым горизонтом событий, и по сути, это есть граница черной дыры.
Интересно, а что если вы упадете в черную дыру?
Давайте сначала посмотрим, что увидит ваш добрый напарник со стороны. Согласно общей теории относительности, в областях сильной гравитации время протекает медленней, относительно областей с небольшой гравитацией, поэтому со стороны будет видно, пока вы приближаетесь к горизонту событий, ваша скорость будет уменьшаться, вы будете двигаться медленней, и в итоге вообще застыньте около горизонта событий. Напарник никогда не увидит, как вы пересекаете горизонт событий, потому что с его точки зрения, время у вас полностью остановилось. К тому же свет, отраженный от вас, будет испытывать все большее красное смещение и тускнеть, поэтому в конечном итоге, вы вообще исчезните с точки зрения напарника.
Но у вас все будет происходить намного интересней: время будет течь своим чередом, и если чёрная дыра достаточно большая, то вы пролетите горизонт событий ничего особо не заметив, просто-напросто обратно дороги уже не будет.
Другое дело, что рано или поздно, вы начнёте превращаться в спагетти. Дело в том, что гравитационное поле вокруг сингулярности очень неоднородное: чем ближе к ней, тем она сильнее. Получается, что, например, ваши ноги будут притягиваться намного сильнее чем голова, и вы почувствуете растяжение. Оно будет настолько сильным, что в конечном итоге разорвет вас еще до подлета к сингулярности. Ученые решили называть это не растяжением, а, достаточно креативно - спагеттификацией. Ну а когда атомы, из которых вы состояли, все-таки упадут на сингулярность, что будет с ними происходить, пока загадка. Но я думаю, вам будет уже не до этого.
Опасаться черных дыр тоже не стоит, ведь во вселенной их огромное количество. Это и центры галактик, и квазары, и различные объекты в далеком космосе, и женские сумочки. Они либо очень далеко от нас, либо достаточно безобидные, но в любом случае, они таят очень много загадок и нерешенных проблем.