Що станеться, якщо поруч із Землею чорна діра?

Якщо ви дивіться захоплюючий науково-популярний серіал ": простір і час", то знаєте, що таке "корабель уяви" – космічний корабель, який мандрує по Всесвіту з допомогою уяви. Ведучий серіалу, астрофізик Ніл Деграсс Тайсон, знаходиться за штурвалом цього корабля і показує недосвідченому глядачеві далекий космос. Мені дуже сподобалася ідея з кораблем уяви, так що сподіваюся доктор Тайсон не буде проти, якщо я запозичу її для цієї статті. Отже, давайте уявимо, що ми знаходимося на борту корабля уяви і дивимося на нашу планету здалеку. Але раптом в якийсь момент з нізвідки виникає чорна діра. Що станеться потім?

Що нам відомо про чорні діри?

Чорні діри хвилюють і одночасно інтригують не тільки вчених. У майбутньому інтерес до цих таємничих об'єктів буде тільки зростати, особливо після відкриття гравітаційних хвиль і першій фотографії чорної діри. Нагадаю, що існування гравітаційних хвиль було передбачено в Загальній теорії відносності Альберта Ейнштейна, проте довести їх існування вдалося лише в лютому 2016 року. Вже в 2017 році вченим колаборації LIGO і VIRGO, які зробили відкриття, вручили .

Гравітаційні хвилі являють собою викривлення гравітаційного поля, яке відбувається із-за зіткнення масивних об'єктів, наприклад, двох надмасивних чорних дір. Викривлення гравітаційного поля поширюється подібно хвилям, тому ми і називаємо це подія гравітаційними хвилями. Детальніше про це видатне наукове відкриття читайте у захоплюючому .

Синім кольором виділені гравітаційні хвилі, а в центрі знаходяться обертаються чорні діри

Практично рік тому, 12 квітні 2019 року, як раз в день космонавтики, світ побачив першу в історії фотографію чорної діри, а точніше, її горизонту подій. Крім самого приголомшливого факту – вчені сфотографували чорну діру – це відкриття довело існування таємничих космічних монстрів. Справа в тому, що всі ці роки чорні діри вважалися гіпотетично існуючими об'єктами. Потім, через кілька місяців, NASA представили першу , на якій можна побачити як екстремальні гравітаційні сили, створювані цими масивними об'єктами, викривляють світ навколо себе, створюючи ефект кривого дзеркала. Однак незважаючи на те, що ми змогли побачити чорні діри і навіть змоделювати їх поведінку, ми не знаємо що знаходиться за горизонтом подій. І навряд чи дізнаємося це в найближчому майбутньому. Але хороші новини полягають в тому, що наука, озброєна уявою, допоможе в пошуках відповіді на це та інші, не менш цікаві питання.

Маса, кутовий момент і електричний заряд чорної діри

Отже, ми знаємо, що чорні діри з'являються в результаті вибухів наднових – це явище, у ході якого масивні зірки різко змінюють свою яскравість, а потім згасають. Деякі з таких зірок відразу ж колапсують в чорні діри, інші проходять всі етапи зоряної еволюції – з наднової зірки, вони можуть ставати нейтронними зірками – найбільш щільними об'єктами у Всесвіті, які колапсують в чорні діри. Але як вчені вимірюють масу і властивості цих космічних монстрів?

Так виглядає змодельована візуалізація чорної діри, представлена NASA

Існують три властивості чорної діри, які (в принципі) піддаються вимірюванню: її маса, кутовий момент (спін) і загальний електричний заряд. Сторонній спостерігач, на зразок нас з вами, з борту корабля уяви може судити лише про цих трьох параметрах, а ось вся інформація про те, що ж знаходиться за горизонтом подій і який у чорної діри складу невідома. Вчені називають це “теорема про відсутність волосся», так як вся інформація про вихідної матерії (її і називають волоссям) прихована за горизонтом подій. Виходячи з усіх трьох параметрів, маса, мабуть, є найбільш значущим, а саме – і величезні гравітаційні сили, які вона породжує – завдають шкоди прилеглих об'єктів.

Космічні Спагетті

Якщо корабель уяви підійде занадто близько до чорної діри, то сам корабель і всі його пасажири розтягнуться як спагетті.

Уявіть, що ніс корабля дивиться прямо на чорну діру. Оскільки він фізично ближче до чорної діри, його буде притягувати до неї сильніше, ніж хвіст. Гірше доведеться тільки , просто в силу того, що у нас є руки, ноги і голова: так як руки не знаходяться в центрі тіла, то будуть притягатися у дещо іншому напрямку, ніж голова. Це призведе до того, що частини тіла ближче до чорної діри будуть як би втягнуті всередину. Кінцевим результатом стане не тільки подовження тіла, але і його витончення (стиснення) в середині.

Якщо чорна діра раптово з'явиться поруч з нашою планетою, нам буде непереливки

Таким чином, наші тіла або сам корабель уяви почне нагадувати спагеттізадовго до того, як добереться до центру чорної діри. Але що, в такому разі станеться з планетою, якщо чорна діра гіпотетично з'явиться з нізвідки поруч із Землею?

Погані новини для Землі

Закони гравітації, як відомо, однаково діють у всій Всесвіту. Тому у випадку з нашою планетою будуть діяти ті ж гравітаційні ефекти, що і при спагеттификации: бік планети, яка знаходиться ближче до чорної діри, буде притягувати набагато сильніше. Насправді поява поруч з нашою планетою чорної діри означало б швидку загибель життя на Землі та й самої планети. Погодьтеся, це не найбільш приємна перспектива. Але, так як ми не знаємо що знаходиться за горизонтом подій чорної діри, корабель уяви потрапивши в чорну діру, може перемістити нас в іншу частину Всесвіту або в іншу Всесвіт – у залежності від гіпотези . А ще можна подивитися фільм "Интерстеллар" 2014 року, тому що там представлена досить цікава гіпотеза про те, що може зустріти заблукав космічного мандрівника за горизонтом подій чорної діри.

Таким корабель уяви уявляють собі творці серіалу