18 септември 2014 г. 15:00 ч.
Светослав Александров. Черни дупки. Едни от най-слабо изучените и безспорно най-загадъчните обекти. Те едновременно будят страх и тръпки поради естеството си, а от друга страна разпалват въображението на много хора.
Накратко - ние знаем в общи линии какво представляват те. Знаем и как се образуват. Ако една свръхмасивна звезда изразходи своето гориво, настъпва колапс. При колапса се образува шокова вълна, която изхвърля външните региони на звездата и така се формира свръхнова. Но ядрото се свива. Докато ядрото се свива, то става толкова масивно, че гравитационното му привличане нараства. В един момент скоростта, която ни е необходима, за да избягаме от мощното гравитационно привличане, става по-голяма от тази на скоростта на светлината.
Регионът около черната дупка, където двете скорости се изравняват, се нарича Хоризонт на събитията. Тъй като никаква светлина не може да избяга отвъд това място, това, което става вътре в черната дупка, е завинаги скрито от нашите очи. Ние не можем да наблюдаваме. Не можем да изпратим нито пилотирана, нито роботизирана мисия вътре в черната дупка, тъй като тя никога няма да може да се върне обратно.
Какво все пак ще стане, ако любопитството ни е твърде голямо, че искаме да влезнем в черната дупка?
На илюстрацията: черна дупка и акреционен диск. Image credit : NASA/JPL-Caltech
Много хора си мислят, че ще попаднат в някакво друго, алтернативно измерение, в някакъв по-добър свят... Реалността е малко по-различна.
Навлизайки в черната дупка с краката напред, ние в един момент ще осъзнаем, че гравитационните сили, които усещаме в различни части от нашето тяло ще са различни. В частност, краката ни ще са изложени на по-големи сили от главата ни. Тези разлики в силите се наричат приливни сили. На практика човек ще се чувства разтегнат. Най-просто казано: ще се чувстваме все едно сме изстисквани, подобно на зъбна паста от тубата. Британският астрофизик сър Мартин Рийс е измислил термина "спагетификация". Е, в края на краищата накрая толкова ще сме разтегнати, че буквално ще се разпаднем на субатомни частици. Няма да имаме мозък, с който да осмислим какво всъщност става около нас.
Ако черната дупка, в която се опитваме да навлезем е малка, приливните сили могат да са значителни още преди да достигнем заветния Хоризонт на събитията и няма да преживеем неговото навлизане.
Не така стоят нещата, ако се приближим към черна дупка с голям размер - например, ако сме около супермасивна черна дупка в центъра на някоя галактика.
Ако се приближим към такава свръхмасивна черна дупка, ние можем да преживеем навлизането в Хоризонта на събитията. При това без да забележим. Само че ще сме прецакани.
Всъщност, попадайки вътре, така или иначе няма да оцелеем дълго. Бихме могли да преживеем няколко часа, има даже и научна статия, в която се разказва защо това е възможно - линк тук. Но в един момент неизбежното ще се случи - ще се приближим към точката на сингулярност. И тогава - щем, не щем, пак ще се спагетизираме и ще се разпаднем на съставните си частици.
Всъщност, за наш приятел-астронавт, който стои отстрани, ние никога няма да влезнем в черната дупка. Колкото повече падаме към нея, гравитационното привличане ще причини всяка една светлина, която идва от нас, да бъде червено-отместена. Нашият приятел ще вижда как все повече и повече почервеняваме и избледняваме, но не и как точно пресичаме Хоризонта на събитията. Той ще може да види как все едно забавяме и забавяме нашето движение, след което спираме на едно място напълно.
Но от наша гледна точка, които влизаме вътре, ние сме пресякли Хоризонта на събитията. Вероятно ние ще усетим как чернотата запълва нашето зрително поле. Но бихме могли да забележим и нещо друго - как гравитационното привличане увеличава звезди и галактики и ние можем да ги видим благодарение на ефекта на гравитационната леща.
Един възможен сценарий затова какво можем да видим е представен на този клип (натиснете тук).
Но това, което не разбираме, е всъщност какво се намира в центъра на черната дупка - там, където мощната гравитация привлича и свива всичко в рамките на една малка точица - това е сингулярността.
И точно там законите на физиката, които познаваме, се провалят. И именно затова много учени се интересуват от черни дупки.
За съжаление пътуващ човек отдавна ще се е разпаднал на субатомни частички, за да разбере какво се случва точно там.
Източници: Universetoday 1, 2, интервю с Нийл деГрас Тайсън