Möödunud on mitu nädalat sellest, kui öises taevas hakkasid juhtuma kummalised asjad. Teie, nagu paljud teised, jälgite aktiivselt uudiseid. Räägib president, teda toetavad astrofüüsikud, geoloogid ja klimatoloogid. Ta on närviline, kuid austades traditsioone, jagab ta uudised "halbadeks" ja "headeks". Hea uudis: me ei ole surnud, planeeti ei hävitata, seda ei pühitata kosmosesse ega kedrata raskusratta seljas. Halvad on "väga huvitavad kliimamuutused". Püüdmine musta augu kõrval ellu jääda on nagu Titanicust põgenemine - külma surma pärast ookeanis.
Enne kui jõuate oma häirekohtu poole või hakkate hulluks minema: ärge kartke, see on lihtsalt mõttekatse. Mustad augud on üks kõige hirmuäratavamaid nähtusi universumis. Nende tohutu kaal painutab ruumi ja aega - ja meie arusaama nende olemusest - piirini, ühe punktini. Galaktikate tuumades varitsevad ülisuured mustad augud, mis neelavad miljoneid, miljardeid tähti.
Mis juhtub, kui meie päikesesüsteemi lähedal sünnib või avastatakse must auk?
Nagu enamike hüpoteetiliste küsimuste puhul, on ka kurat pisiasjades. Kui lähedal? Kust pärit? Mis on mass?
Kohe tuleb märkida, et meie päikesest ei saa kunagi musta auku. Selleks on vaja massi, mis on suurusjärgus suurem kui päike - 10-15 korda. Siis toimub gravitatsiooniline kollaps, gravitatsiooni mõjul variseb aine sõna otseses mõttes ühte punkti. Sarnane nähtus on vesinikupommide keskmes ja külma termotuumasünteesi teoorias, välja arvatud juhul, kui gravitatsioonil on erinev roll. Pealegi ei sobi naabergalaktikate muud tähed potentsiaalsete mustade aukude rolli. Enamik neist on punased kääbused ja nende mass on 8–60% meie Päikesest.
Jääb kaks võimalust: kas meie lähedusse ilmub spontaanselt must auk või see tuleb kuskilt. Kuid esimene, hoolimata protestist Suure hadroni kollektoris tehtud uuringute vastu, on võimatu (selgitame seda hiljem).
Teise kohta on astronoomid ja astrofüüsikud kinnitanud umbes 2000 eksleva musta augu olemasolu, kuid tõenäosus, et üks neist jõuab meieni, on nullilähedane. Ja nagu kirjanik Douglas Adams märkis:
“Kosmos on suurepärane. Te ei saa lihtsalt aru, kui uskumatult ja meeletult suur see on. Ma mõtlen, et see võib tunduda pikk tee apteeki, kuid ruumi standardite järgi on need seemned."
Reklaamvideo:
See tähendab, et sellise sündmuse tõenäosus on liiga huvitav, et seda lähemaks mitte pidada.
Mustade aukude mõju ruumis ja ajas
Kui vaadata musta auku eemalt, näeb see välja nagu iga teine massiivne objekt. Niikaua kui see on otse teie ees, järgib see klassikalise mehaanika seadusi ja Newtoni universaalse gravitatsiooni seadust, mis ütleb, et kahe objekti vaheline külgetõmme on proportsionaalne nende massiga ja väheneb kauguse kasvades. Teisisõnu, R136a1, 265 päikest kaaluva "sinise" kääbuse ja sama kaaluga musta augu vahel ei ole gravitatsioonilist erinevust.
Kui jõuate selle gravitatsioonivälja, minge mustale augule lähemale ja teid ootavad ees kaks erinevat reeglistikku. Einsteini üldrelatiivsusteooria, mis võimaldab mustadel aukudel painutada ruumi ja aega, ning äärmine gravitatsioon, mis viib selle kumeruse äärmusesse.
Kui soovite uurida musta auku ilma tähelaevalt välja tulemata, leiate, et mida lähemale jõuate massiivse massi keskmele, seda rohkem koormavad teie mootorid, et hoida teid ringikujulisel orbiidil. Alguses stabiliseerivad raketi väikesed impulsid; kuid mida edasi, seda rohkem energiat peate kulutama, et mitte orbiidilt välja minna. Selle tulemusel eraldab teid kõike kuluvast mitte millestki ainult rakettmootorite pidev töö.
Niipea kui kütus otsa saab (või lähete hulluks ja lülitate mootorid välja), ületate musta augu sündmuste horisondi, mille piirilt ei saa isegi valgus tagasi. Pärast seda peate vastama kõigi oma pattude eest. Miski ei peata soovimatut liikumist singulaarsuse poole - lõpmatult kokkusurutud ruumi ja aja tuuma poole, kus füüsika, nagu me seda teame, rullub palliks ja vingub.
Aeg aeglustub teie edenedes. Väga palju. Teie vaatevinklist ei muutu midagi, kuid teie trikki jälgivad sõbrad näevad udune välk. Kuid ainult sündmuste silmapiirile - valgus ei lähe sellest kaugemale, mis tähendab, et keegi ei näe sind. Täiuslik kuritegevus, kas pole?
Gravitatsiooniaja lõimed on piisavalt tavalised, kuid liiga nõrgad, et neid märgata. Näiteks Maal, olles elanud miljard aastat merepinnal, olete sekundi võrra noorem kui teie eakaaslane, kes elas Everesti tippkohtumisel. Nad ütlevad, et aeg kardab püramiide, kuid selleks, et tunda Pariisi aeglustumist, peate kulutama liiga palju aega põske selle vastu toetades.
Aeg keerleb mustas augus ringi. Kui me ütleme, et singulaarsusse sattumist ei saa vältida, ei tähenda see mitte ainult raskusjõu vaieldamatut tegevust ega ruumi moonutamist. Aeg mustas augus kahaneb nii kaugele, et tee ainsuse juurde saab sõna otseses mõttes teie tuleviku. Ainsusest pääsemine on nagu aja peatamine.
Kas soovite teada, mis juhtub meie päikesesüsteemis, kui tal õnnestub sattuda sellisesse jõudude virvarri? Loe edasi.
Kohtumõistmise päev
Oletame, et must auk on lõksus binaarsüsteemis, kallistades tähte, mis hakkab supernoovaks minema. Järsku see juhtub, gravitatsioonigigant laseb meie suunas kümnete ja sadade kilomeetrite sekundis kiirusega. Kuidas me sellest teada saame?
Vastus on lihtne: me ei saa sellest teada enne, kui see millegagi kokku põrkab, kuna mustade aukude tohutu raskusjõud ei eralda isegi valgust. Niisiis, selle asemel, et proovida mustalt vaibalt leida musta pipart, vaatame mõnda viisi, mis aitab meil musta augu otseselt tuvastada.
Esiteks kiirgab must auku poolt lõhestatud aine kiiritust akretsiooniketta pöörlemisel. Ümbrus helendab nagu kassi kantud uusaastalaternate kaelakee (kummaline fantaasia, aga olgu nii).
Teiseks saab maapealsete meetoditega tuvastada ruumi moonutusi mustade aukude ümber. See on gravitatsiooniline lääts, mida ennustab Einsteini üldrelatiivsusteooria. Mõju avaldub massiivsete objektide lähedal ja astronoomid registreerivad selle.
Kuid ka ideaalsetes tingimustes on sel viisil musta augu leidmine keerulisem kui kirbude leidmine öisel binokliga täpilisel koeral. Silmaplaastriga. Edukaks gravitatsiooniläätseks peab meie ja tähe vahel läbima must auk. Ja pärast seda peame ikka vedama.
Lisaks võib must auk end tunda anda, kui see suhtleb gravitatsiooniliselt taevaste objektidega nagu planeedid, tähed, asteroidid ja komeedid, mis viib meid taas põhiküsimuseni: kui lähedal asub meie hüpoteetiline naabruses pesitsev must auk?
Muidugi, mida lähemal, seda ohtlikum. Planeetide ja kuude orbiitide lähenedes tantsivad nad salsat nagu ämblikuvõrku kinni jäänud varblane, lohistades kõveraid orbiite ja rikkudes korda, mida nad on üritanud kokku panna Nicolaus Copernicuse ajast.
Siin Maal muutuks mõõn ja voog ning taeva värv. Kui gravitatsioon viib Žirinovski tellimusel planeedi orbiidi Päikesest kaugemale, viib selle lähemale, muudab selle elliptiliseks, kannatame parimal juhul temperatuuri muutusi ja aastaaegadega seotud veidrusi. Halvimal juhul (peale musta augu osaks saamise) võib Maa langeda Päikese kätte või minna pikale reisile kosmosesügavusse, saades meid kõiki külma surma.
Kuulus astrofüüsik Neil de Grasse Tyson väljendas kunagi napisõnaliselt probleeme, mis tekiksid, kui läheduses alustaks "must külaline":
"Kui külastame musta auku, on päikesesüsteemil halb päev."
Noh, ärme nihkuge ürituse horisondi ees jalalt jalale ja sukeldume lõpuks.
Kontakt: head ja halvad uudised
Vene keeles on kuuetäheline sõna, mis kirjeldaks kõige paremini seda, mis meid ees ootab. Nimetagem seda lihtsalt hukuks. Teadlased õppisid jagama nulliga ja me sattusime musta auku. Isegi Bruce Willis koos spetsiaalselt Tšeljabinskis väljaõppinud julge naftatöötajate meeskonnaga ei oleks meid päästnud.
Kui Neptuuni lähedusse ilmuks must auk, tunneksime seda kohe. Teadlased tunnevad Neptuuni orbiiti nii hästi, et suudavad tuvastada isegi 1 kaaresekundi (nurga mõõtühiku) kõrvalekalde. Tavaline kümne päikese massiga must auk, mis lendab kiirusega 300 km / s, annaks endast veel kümnendiku valgusaastast.
Ja siin on viimane hea uudis: nii suur must auk annab meile vähemalt 100 aastat aega maiste asjade lõpuleviimiseks. Võib-olla lõpetab sellise ulatusega oht kõik maised sõjad või alustab ühte globaalset. Võib-olla on inimkonnal aega end ise hävitada, niipea kui ta saab sellest teada saja aasta pärast - kõik, kaput. See pole veel oluline. Kui auk liigub aeglasemalt, suureneb surmaga lõppenud ooteaeg kümme korda. Ja siis peaks olema piisavalt aega, et ehitada laev või koguda planeetide kohver asjadega.
Neptuunile lähenedes tõmbab must surm gaasigigandi orbiidilt välja. Planeet hakkab käituma kummaliselt: meist kaugenedes toimub punane nihe - tema kiirguse, sealhulgas valguse lainepikkus läheb punasesse spektrisse. Niipea kui Neptuun on musta augu taga, tõmmatakse gravitatsioonilääts musta sfääri kohale ja voolab selle ümber. Kui planeet ilmub uuesti, juba meie ees, läbivad selle värvid sinise nihke - lainepikkus ulatub spektri sellesse otsa.
Punane ja sinine nihe on reeglina täheobjekti eemaldamise või lähenemise tagajärg meie suhtes. Tundub, et Doppleri efekt on meie lähedal kiirabisõidul.
Samal ajal, kui must auk planeedi "sööb", keerleb gaas gravitatsioonispiraalis, nagu suhkur suhkruvattide loomise ajal. Meie seisukohalt läheb spiraal igavesti sündmuste horisondi. Kuid Neptuuni surma poolt eralduv valgus peegeldub mustast august negatiivis, nagu päikesevõru päikesevarjutuse ajal.
Mida lähemal on must auk Maale, seda rohkem avaldub seda ümbritsev moonutusefekt nagu kõverpeeglil. Kõik teleskoobid näevad tühjust ainult musta augu keskel.
Kui meie must surm on supermassiivne must auk, on ajalugu juba lõppenud - selle sündmuste horisont on viis korda suurem kui päikesesüsteem. Aga see on igav. Vaatame, kuidas üks neist koletistest seestpoolt välja näeb.
Maailmalõpp ehk läbi vaateklaasi
Ronid jäneseauku, teades, et sinu tutvus temaga jääb väga lühikeseks. Loodame, et meil on aega vähemalt musta augu sisemust hinnata. Meie õnneks, kuid päikesesüsteemi kahjuks on see must auk ülimassiivne. Muutsime reegleid, kuid kui me seda ei teinud, oleks see mingil põhjusel lõppenud.
Väikeses mustas augus - ütleme 30 päikese massiga - lõhestaksid gravitatsiooni suurenemisest tingitud loodete jõud meid juba ammu enne sündmuse horisondi jõudmist. Kuid gravitatsioon on kuskil miljoni Maa ümber. Võidu nautimiseks - lõppude lõpuks oleme jõudnud sündmuste horisondi - ei jää meil aega isegi 0,0001 sekundit.
5 miljoni päikese massiga supermassiivses mustas augus, nagu see asub meie galaktika keskel, ootab meid hoopis teine kogemus. Igas mustas augus, mis on neelanud üle 30 tuhande päikese massi, on sündmuste horisondil loodete jõud, mille raskusjõud on väiksem kui üks Maa. Enne singulaarsuse punkti jõudmist on meil aega ringi vaadata (ja mängureegleid muuta). Mida rohkem massi, seda rohkem aega.
Sündmushorisondist läbi kukkumine on nagu uinumine või armumine: lähtepunkti on raske kindlaks määrata, millal see juhtub, kuid pärast on teie reaalsustaju hoopis teine. Mustas augus näete tähti (valgus siseneb, kuid mitte vastupidi), kuid teie ümbritsev ruum sarnaneb seebimulliga.
Noh, pärast seda, kui olete purustatud olematusse, satute lõpmatu kumeruse punkti, kus meie teadaolev aeg ja ruum lõpevad.
Ilja Khel
