Что ждет человека, попавшего в черную дыру

Любители научной фантастики склонны считать, что черные дыры служат порталами в другие миры – в отдаленные уголки нашей Вселенной или вовсе в чужие вселенные. Однако на самом деле все устроено гораздо сложнее, и путешествие в черную дыру за пределами мира научной фантастики, вероятно, обернется менее позитивными последствиями.

Что ждет человека, попавшего в черную дыру

Несмотря на малую вероятность, вполне может оказаться, что у человека, попавшего в черную дыру, будет хотя бы крошечный шанс выбраться оттуда либо в собственный мир, либо в новые неизведанные места. Все потому, что черные дыры "сгибают" космическое пространство и могут приблизить точки, которые в обычном состоянии далеки друг от друга. Часто используемым примером этого является сгибание листка бумаги. Если вы нарисуете на листке линию, она будет повторять форму бумаги, и ее длина не изменится при сгибании, однако концы линии окажутся ближе друг к другу. Для понимания, почему то же самое происходит с черными дырами, необходимо вспомнить теорию относительности Эйнштейна по отношению к гравитации.

Важно отметить, что черная дыра – это не пустое отверстие, а место, где огромное количество материи "затолкали" в крайне небольшое пространство, называемое сингулярностью она бесконечно уменьшается и обладает бесконечной плотностью.

Когда объект приближается к черной дыре, его вторая космическая скорость (скорость освобождения, необходимая космическому телу для преодоления гравитационного притяжения черной дыры) растет. В определенный момент эта скорость должна превзойти скорость света (299 792 м/с).

Так как ничто не перемещается быстрее, чем свет, значит, ни одно космическое тело не может избежать черной дыры. Однако черная дыра не всасывает все подряд, как пылесос или водосток в ванной. Ее сила распространяется только на ее горизонт событий, радиус которого и является расстоянием от центра черной дыры, при попадании куда уже нельзя выбраться. Чем больше материи попадает туда, тем шире становится радиус. Исходя из этого, возможно логичнее было бы представить черную дыру как шар, поверхность которого позволяет веществу попасть внутрь, но никогда не выпускает обратно.

Одной из главных загадок астрофизики остается то, что находится внутри этой поверхности шара. Большинство ученых считают черную дыру сингулярностью. Вся материя, чем бы она не являлась до попадания в черную дыру (звездой, например), сжимается до бесконечности. Если бы вы попали в черную дыру, ваше тело бы сначала вытянулось, как лапша, приливными силами, а затем было бы раздавлено в ничто, а материя, из которой вы состоите, увеличила бы радиус горизонта событий черной дыры.

В конечном счете, вы бы стали частью излучения Стивена Хокинга, кстати его расчеты показали, что черные дыры испускают фотоны. Таким образом, черные дыры теряют массу, так как, в соответствии с известным уравнением Альберта Эйнштейна E = mc2, энергия и масса эквивалентны. Черные дыры в конечном счете испарятся, однако вам такого освобождения придется ждать довольно долго.

Черной дыре с массой равной солнечной (по космическим меркам довольно маленькой) потребовалось бы 1087 лет, чтобы испариться и превратиться во вспышку гамма-лучей. Для сравнения, нашей Вселенной приблизительно 14 млрд лет, или 1.4*109 лет. Ученые спорят на счет того, сколько лет потребуется, чтобы черная дыра испарилась, так как излучение Хокинга не учитывает какую-либо информацию о веществах, первоначально попавших в черную дыру, однако и так понятно, что испариться в виде излучения не лучший вариант спастись из черной дыры.

Однако может быть и более оптимистичный способ выбраться из черной дыры – гравитация искривляет пространство подобно тяжелоатлету, прогибающему под своим весом мат. Любой объект создает локальный "гравитационный колодец". Этот колодец становится глубже у центра объекта. У планеты, к примеру, есть свой "гравитационный колодец", однако чем ближе вы к планетарной сфере, тем больше он выравнивается, другими словами, любой нормальный объект будет формировать колодец в виде впадины с ограниченной глубиной.

К счастью для тех, кто мог бы оказаться в ловушке черной дыры, ее поведение отличается от других космических объектов. Кривизна пространства просто продолжает увеличиваться пока не достигнет сингулярности в центре черной дыры, где обращается в бесконечность. Вместо углубления образуется отверстие с краями, которые становятся все более крутыми при приближении к центру, где они уже практически вертикальны, а пространство приобретает форму бесконечно вытянутой ямки.

Ученые используют теорию относительности Эйнштейна, чтобы описать искривление космоса, но уравнение Эйнштейна дает сбой при попытке применить его к сингулярности черных дыр. Эти сингулярности также крайне малы и демонстрируют эффекты квантовой механики. Однако пока никому не удалось разработать способ применения квантовой механики в условиях гравитации, чтобы изучить феномен сингулярности.

Ситуация становится еще более странной, если принять во внимание, что черные дыры не статичны. Все объекты в космосе имеют тенденцию вращаться. Это означает, что сингулярность могла бы при достаточно быстром вращении выглядеть как кольцо, а не точка. Кольцевая сингулярность могла бы стать порталом в другие вселенные, так что черная дыра превратилась бы в кротовую нору, туннель сквозь пространство и время.

Кроме того, когда вы попадаете в горизонт событий (граница, после пересечения которой даже свет не может вырваться за ее пределы) черной дыры, сингулярность всегда находится в вашем будущем. Однако кольцо сингулярности могло бы иметь иной характер – то, что должно было бы раздавить вас в ничто, уже не обязательно находилось бы в вашем будущем, так как кольцо сингулярности могло бы сгибать и искривлять пространство и время.

Конечно, концепция кольцевой сингулярности всего лишь теория, которая далека от каких-либо доказательств. Во-первых, никто не может сказать, как такое явление могло бы возникнуть. Во-вторых, каждый раз, когда ученые пытались математически объяснить создание черными дырами кротовых нор, они сталкивались с проблемой нестабильности подобного туннеля. Ученые предполагают, что лишь заполнение экзотической материей, то есть материей с отрицательной массой, стало бы единственной возможностью возникновения таких кротовых нор. Но нет никакого ясного представления, что это будет означать.

Таким образом, существует важная проблема: несмотря на то, что большинство ученых считает, что черные дыры могут быть кротовыми норами,

"Без теории квантовой гравитации на подобные вопросы вряд ли можно дать убедительный ответ," – считает Роберт МакНиз (Robert McNees), доцент физики Университета Лойолы в Чикаго.

Другим важным наблюдением является то, что пока никто не видел объекты, появляющиеся из ниоткуда, чего можно было бы ожидать, будь черные дыры порталами в другие вселенные. Что-нибудь могло бы попасть туда хотя бы случайно.

И наконец, путешествия во времени были бы еще одной особенностью черных дыр, будь они туннелями в пространстве и времени. Благодаря относительности, нет универсального понятия "сейчас" для всей Вселенной. "Мгновенные" перемещения из пункта А в пункт Б где-либо во Вселенной также включали бы в себя элемент путешествия во времени, мы могли бы оказаться где-либо до того, как покинули это место. Стивен Хокинг заметил, что поскольку никто не встречал путешественников во времени в наше время, скорее всего подобные путешествия в принципе невозможны в нашей Вселенной.

Оригинал статьи

Комментарии