Hi-Tech

Самая известная черта черных дыр оказалась мифом

Обладая огромным количеством массы, сконцентрированной в чрезвычайно малом объеме, они неизбежно коллапсируют в сингулярность, окруженную горизонтом событий, за пределы которого не может выйти ничто. Черные дыры — самые странные и удивительные объекты во всей Вселенной. Всякий раз, когда что-либо приближается к черной дыре, ее силы разрывают его на части; когда любая материя, антиматерия или излучение пересекают горизонт событий, она просто падает в центр, в сингулярность, а черная дыра растет и набирает массу. Это самые плотные объекты во Вселенной.

Но кто бы вам что ни говорил, черные дыры вообще ничего не засасывают.

Черная дыра в космосе

Но мы привыкли жить с абсолютно фантастической идеей: черные дыры засасывают окружающую материю. Все выше обозначенные свойства черных дыр — истинные. Самый большой миф на тему черных дыр заключается в том, что они засасывают. Это совершенно не так и искажает принципы работы гравитации. Мы расскажем вам научную правду.

Можно взять большую, массивную звезду и превратить ее в сверхновую, так чтобы центральное ядро провалилось в себя и сформировало черную дыру. Как в принципе, так и на практике существует много разных способов образования черной дыры. Можно было бы собрать кучу вещества — сверхмассивную звезду или огромное облако сжиженного газа — и заставить его свернуться в черную дыру. Можно взять за основу слияние двух нейтронных звезд, когда они приводят к образованию черной дыры при пересечении определенного порога массы.

За его пределы можно сбежать, если двигаться прочь от черной дыры на скорости света. При наличии достаточной массы в достаточно концентрированном объеме пространства, вокруг нее сформируется горизонт событий. Из горизонта событий черной дыры сбежать нет никакой возможности. Но если вы окажетесь в за горизонтом событий, то даже движение со скорость света будет неизбежно прокладывать путь в центральную сингулярностью.

Поскольку черные дыры являются такими массивными объектами, когда вы приближаетесь к одной из них, вы начинаете испытывать значительные приливные силы. Однако для объектов за пределами черной дыры все не так просто. Возможно, вы знакомы с приливными силами Луны и как они влияют на Землю.

Но в реальности Земля это не точка, а объект, занимающий конкретный реальный объем. Если усреднить, можно рассматривать Луну как точечную массу и Землю как точечную массу, разделенные относительно большим расстоянием в 380 000 километров или около того. Более близкие части будут испытывать больше гравитационное притяжение в среднем; более удаленные будут испытывать меньшее притяжение в среднем. Одни части Земли будут ближе к Луне, чем другие.

Как и все физические объекты, Земля является трехмерной, что означает, что «верхняя» и «нижняя» области Земли (с точки зрения Луны) будут притягиваться внутрь, к центру Земли, относительно частей, расположенных в середине. Однако есть нечто большее, чем просто тот факт, что часть Земли находится ближе, а часть дальше от Луны.

Эти силовые линии отображают относительные силы, которые испытывает объект, и объясняют, почему объекты, испытывающие приливы, растягиваются по направлению силы и сжимаются перпендикулярно этому направлению. В общем, если вычесть среднюю силу, которая ощущается в каждой точке на Земле, мы сможем увидеть, как разные точки на поверхности по-разному ощущают внешние силы от Луны.

Они нарастают даже быстрее, чем гравитационная сила. Чем ближе вы к массивному объекту, тем больше становятся эти приливные силы. Вот почему, когда вы приближаетесь к черной дыре, вы «спагеттифицируетесь», или растягиваетесь в тонкую, лапшевидную форму. Поскольку черные дыры чрезвычайно массивны и компактны, они генерируют самые большие приливные силы во Вселенной.

Понятно теперь, почему вы ожидаете, что черная дыра засосет вас: чем ближе вы, тем сильнее становится сила притяжения и тем сильнее становятся приливные силы, разрывающие вас на части.

Черная дыра — не засасывает

Это заблуждение. Тем не менее, идея того, что вас засосет в черную дыру, остается неверной. Каждая отдельная частица, составляющая объект, на который воздействует черная дыра, все еще подчиняется тем же законам физики, включая гравитационную кривизну пространства-времени, порожденную общей теорией относительности.

Если заменить Солнце белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой с такой же массой, гравитационная сила, воздействующая на Землю, не изменилась бы. Хотя справедливо, что ткань пространства искривлена наличием массы, и что черные дыры обеспечивают наибольшую концентрацию массы во всей Вселенной, также верно и то, что плотность этой массы не играет роли в том, как искривляется пространство. Именно общая масса искривляет пространство вокруг; плотность практически не имеет к этому никакого отношения.

Только при приближении — в пределах нескольких радиусов Шварцшильда — вы начнете замечать отклонения от ньютоновской гравитации. Издали черная дыра напомнит любую другую массу во Вселенной. Тем не менее, черная дыра действует просто как аттрактор, и объекты, приближающиеся к ней, будут обладать такими же орбитами, что и всегда: круговыми, эллиптическими, параболическими или гиперболическими, с достаточно большим приближением.

Часть вещества, учитывая эти дополнительные взаимодействия, может замедляться и в конечном итоге поглощаться черной дырой, но подавляющее большинство ее все равно будет убегать. Из-за приливных сил приближающиеся объекты могут разрываться на части, а поскольку вещество собирается вокруг черной дыры в форме диска аккреции, могут быть и другие эффекты: магнитные поля, трение и нагревание.

Работает исключительно гравитация. Самое главное в том, что черные дыры ничего не засасывают; нет никакой силы, которую черная дыра оказывала бы на обычный объект (вроде луны, планеты или звезды). Сатурн может быть замечательно кружит на орбите вокруг Солнца, но если поместить вместо светила черную дыру из центра Млечного Пути — которая в 4 000 000 раз массивнее нашей звезды — приливные силы будут достаточно мощными, чтобы вытянуть Сатурн в огромное кольце, так что он станет частью диска аккреции черной дыры. Самое главное отличие в том, что черные дыры плотнее большинства других тел, при этом занимают меньший объем пространства и могут быть гораздо более массивными, чем любой другой объект по отдельности. При достаточном трении, нагреве и ускорении в присутствии гравитационных, электрических и магнитных полей, которые создает материя, все рано или поздно будет проглочено и упадет в черную дыру.

Однако подавляющее большинство вещества, которое пройдет рядом с черной дырой, будет выплюнуто обратно в той или иной форме. Черные дыры, по всей видимости, засасывают материю внутрь лишь благодаря своей массе, а сочетание приливных сил и вещества, уже присутствующего возле черной дыры, разрывает объекты на мелкие частицы, которые увлекаются диском аккреции и в конечном итоге самой черной дырой. Лишь малая часть, попадающая в горизонт событий, приведет к росту черной дыры.

Единственное трение, которое испытает частица, будет связано с гравитационным излучением, испускаемым в процессе движения частицы сквозь искривленное черной дырой пространство. Если заменить всю массу Вселенной эквивалентной черной дырой и убрать весь трущийся материал в виде дисков аккреции, очень мало чего вообще будет засосано. Но это пшик по сравнению с тем, что попадает в горизонт событий в нашей физической реальности. Только материал, который сформировал внутреннюю часть, в три раза превышающую радиус горизонта событий, будет засосан внутрь вследствие поведения самой теории Эйнштейна.

Но это миф. Идея о том, что черные дыры вообще что-то засасывают, похоже, стала отличительной чертой этих загадочных объектов. В нашей Вселенной этого более чем достаточно. Черные дыры растут только из-за гравитации, ничего более.

Начните в нашем чате в Телеграме. Что ж, пришло время рассказать об этом всем, кто до сих пор не знает правды.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть