Вы когда-нибудь задумывались как течет время в черной дыре? Так вот в этой статье я постараюсь ответить на этот вопрос.
Откуда берутся черные дыры?
Звезды не могут жить вечно. В конце концов их «топливо» выгорает. Что происходит с ними дальше? Возможно несколько сценариев. Например, наше Солнце в итоге сожмется, превратившись в белый карлик величиной приблизительно с Землю, но в миллионы раз плотнее.
Звезды, имеющие массу во много раз больше Солнца, гораздо быстрее сжигают свое «горючее», а затем схлопываются, образуя нейтронную звезду или черную дыру.
Нейтронные звезды почти целиком состоят из упакованных бок к боку атомных ядер. Кусочек такой звезды размером с кубик сахара весил бы не меньше, чем гора Эверест!
Черные же дыры состоят из искривленного пространства и времени. И больше ничего — никакой материи. В такой экстремальной среде известные нам законы физики перестают действовать!
Поскольку звезды обычно весят не больше 100 Солнц, вес черных дыр, которыми они становятся после смерти, тоже не превышает 100 солнечных масс.
Из этого следует, что гигантские черные дыры, которые находятся в ядрах галактик и вес которых составляет от миллиона до 20 миллиардов солнечных масс, не могли образоваться из умирающих звезд. Видимо, они зародились каким-то иным образом — возможно, при объединении множества черных дыр поменьше или в результате схлопывания массивных газовых облаков.
Муравей на батуте: искривленное пространство
Представьте, что вы муравей, который живет на детском батуте — резиновом полотнище, натянутом между высокими шестами. Под тяжестью лежащего на нем камня батут прогибается вниз.
Вы — слепой муравей и не можете видеть ни шестов, ни камня, ни прогибающегося полотнища. Но вы умный муравей. Резиновое полотнище — это ваша вселенная, и вы подозреваете, что она искривлена. Чтобы узнать ее форму, вы ползаете по кругу в верхней ее части, измеряя длину окружности, а потом ползете с одного края на другой через центр, чтобы измерить диаметр.
Если бы ваша вселенная была плоской, длина окружности равнялась бы числу Пи , помноженному на диаметр. Но, как выясняется, длина окружности меньше диаметра, даже не помноженного на Пи. Ваша вселенная, понимаете вы, сильно искривлена!
Замедление времени
Чем сильнее гравитационное притяжение, тем медленнее течет время. По сравнению с часами в космосе время на поверхности Солнца замедляется на 6 миллиардных долей, а у поверхности черной дыры, где гравитация огромна, время почти не движется.
Это явление просто поражает воображение! Фильм «Интерстеллар» весьма интересно изображает замедление времени возле черной дыры. Группа астронавтов направляется к ней на спускаемом аппарате (не совсем к поверхности, но на достаточно близкое расстояние).
В это время один астронавт остается в корабле, находящемся на орбите над черной дырой. Когда экспедиция всего через несколько дней возвращается на корабль, находит своего коллегу постаревшим на 22 года.
Астронавты пытаются спасти Землю, но знают, что их время течет гораздо медленнее, чем в окружающем пространстве. Они понимают, что экологическая катастрофа на нашей планете развивается значительно быстрее, чем идет время их жизни.
Эффект замедления времени — враг, заставляющий их действовать с чрезвычайной быстротой. Этот же эффект подразумевает, что когда (и если) они вернутся на Землю, их дети будут уже старше своих родителей.
Любопытно, что теоретически вы можете вернуться из такой экспедиции, если только не достигнете горизонта событий — поверхности черной дыры.
В ловушке: за горизонтом событий
Если бы вы с микроволновым передатчиком в руках падали в черную дыру, после пересечения горизонта событий вас бы неотвратимо затягивало вниз, к сингулярности, и любые передаваемые вами сигналы устремлялись бы туда же.
Никто, находясь снаружи горизонта событий, не сможет получить отправленные после пересечения горизонта сигналы — они, как и вы сами, станут пленниками черной дыры.
По сути, черная дыра становится ловушкой из-за искривления времени. Если вы зависнете над дырой, сдерживая падение с помощью ракетных двигателей, то чем ниже вы будете опускаться, тем медленнее будет течь для вас время.
На горизонте событий время замедлится до полной остановки, и в соответствии с эйнштейновским законом искривления времени вы должны будете ощутить бесконечно сильное гравитационное притяжение.
Что же происходит внутри, за горизонтом событий? Время там искривлено настолько сильно, что, можно сказать, приобретает свойства пространственного измерения: оно течет вниз, устремляясь к сингулярности.
Этот нисходящий поток времени и служит причиной того, что выбраться из черной дыры невозможно. Все на свете неизбежно стремится к будущему, а поскольку будущее в черной дыре нисходит вниз, прочь от горизонта, ничто не способно прорваться сквозь горизонт вверх.
Так что провалиться в черную дыру можно, а вот вернуться оттуда — нет. Ее притяжение настолько сильное, что наружу не способен вырваться даже свет!
В общем на этом все мы выяснили, что причиной замедления времени в черной дыре, является её притяжение. Ну а если вам понравилась статья, ставьте лайк и подписывайтесь.
Вот еще интересные статьи: