Cel mai mare mit al găurii negre

Cel mai mare mit al găurii negre
Cel mai mare mit al găurii negre
Anonim

Găurile negre sunt zone ale spațiului cosmic în care există atât de multă masă într-un volum mic încât există un orizont de evenimente - o zonă a spațiului din care nimic, nici măcar lumina, nu poate scăpa. Dar asta nu înseamnă că găurile negre aspiră materia. Doar o atrag.

Gaurile negre sunt probabil cele mai ciudate și uimitoare obiecte din univers. Acolo, o masă uriașă este concentrată într-un volum foarte mic, iar găurile negre se prăbușesc inevitabil într-o stare de singularitate, înconjurată de orizonturi de evenimente dincolo de care nimic nu poate trece. Acestea sunt cele mai dense obiecte din univers. Când ceva se apropie prea mult de ei, forțele găurii negre îl sfâșie. Când materia, antimateria sau radiația traversează orizontul evenimentelor, ele cad pur și simplu în centrul găurii negre, mărind-o și adăugându-se la masa acesteia.

Aceste proprietăți ale găurilor negre există și toate sunt adevărate. Dar există o idee asociată cu aceasta, care este o ficțiune absolută: că găurile negre aspiră materia aflată în jurul lor. Acest lucru este foarte departe de adevăr și este o distorsiune completă a imaginii gravitației. Cel mai mare mit despre găurile negre este că aspiră materie. Și iată adevărul științific.

În principiu și în termeni practici, o gaură neagră se poate forma într-o varietate de moduri. O mare stea masivă poate ajunge la supernovă, al cărei nucleu central se prăbușește și formează o gaură neagră. Puteți vedea cum fuzionează două stele de neutroni și, dacă trec un anumit prag de masă, atunci rezultatul este o nouă gaură neagră. Fie un grup imens de materie (o stea supermasivă sau un nor uriaș de gaz care se contractă) se prăbușește și se transformă direct într-o gaură neagră.

Dacă există suficientă masă într-un volum suficient de concentrat de spațiu, în jurul său se formează un orizont de evenimente. În afara orizontului evenimentelor, ne putem îndepărta de el dacă ne îndepărtăm de gaura neagră cu viteza luminii. Dar dacă suntem în interiorul orizontului evenimentelor, atunci chiar și cu viteza luminii, care este limita vitezei cosmice, orice traiectorie a mișcării ne va conduce în continuare la centrul găurii negre, adică la singularitate. Este pur și simplu imposibil să scapi dintr-o gaură neagră în timp ce se află în orizontul evenimentelor.

Dar obiectele din afara găurii negre au, de asemenea, o mulțime de probleme. Găurile negre sunt atât de mari încât, dacă ne apropiem de una dintre ele, începem să experimentăm forțe semnificative ale mareelor. Este posibil să fiți familiarizați cu aceste forțe de maree dacă știți ce este luna și cum interacționează cu pământul.

Fără îndoială, Luna și Pământul pot fi considerate ca puncte materiale situate la o distanță relativ mare de 380 de mii de kilometri unul de celălalt. Dar, de fapt, Pământul nu este un punct, ci un obiect care ocupă un anumit volum destul de real. Unele zone ale Pământului sunt mai aproape de Lună decât altele. Cei mai apropiați, experimentează forța gravitațională mai mult decât media. Cei mai îndepărtați au o greutate mai mică decât media.

Dar există și alte caracteristici în afară de diferența de distanță. La fel ca toate obiectele fizice, Pământul este tridimensional. Aceasta înseamnă că „partea de sus” și „partea de jos” a Pământului (așa cum este privită de pe Lună) sunt trase spre interior, spre centrul său față de acele părți care se află în mijloc.

Cu toate acestea, dacă scădem forța medie care există în orice punct de pe Pământ, vom vedea că diferite puncte de pe suprafață sunt expuse forțelor externe din Lună în moduri diferite. Liniile acestor forțe alcătuiesc forțele relative care acționează asupra obiectului și explică de ce obiectul aflat sub influența forței mareelor este tras spre el și comprimat perpendicular pe direcția acestei forțe.

Cu cât ne apropiem mai mult de un obiect masiv, cu atât devin mai multe forțe de maree. Ei cresc chiar mai repede decât gravitația! Deoarece găurile negre sunt masive, dar foarte compacte, ele creează cele mai puternice forțe de maree din univers. Din acest motiv, pe măsură ce ne apropiem de gaura neagră, ne întindem din ce în ce mai mult, devenind ca niște spaghete subțiri.

Pe baza acestui fapt, este foarte ușor de înțeles de ce o gaură neagră ne poate aspira. Cu cât ne apropiem mai mult de ea, cu atât gravitația devine mai puternică și cu atât forța mareelor începe să ne întindă și să ne rupă.

Cu toate acestea, ideea că putem fi atrași într-o gaură neagră este greșită. Orice particulă care alcătuiește un obiect aflat sub influența unei găuri negre respectă în continuare legile binecunoscute ale fizicii, inclusiv regula curburii spațiului-timp din relativitatea generală.

Da, din cauza prezenței masei, țesătura spațiului este curbată, iar gaura neagră este cea mai mare acumulare de masă din univers. Dar este, de asemenea, adevărat că densitatea acestei mase nu afectează în niciun fel curbura spațiului. Dacă o pitică albă, o stea de neutroni sau o gaură neagră cu aceeași masă este plasată în locul Soarelui, forța acțiunii gravitaționale pe Pământ nu se va schimba. Spațiul din jurul nostru este curbat de masa totală ca întreg, iar densitatea nu are practic nimic de-a face cu el.

De la distanță, o gaură neagră arată ca orice altă masă din univers. Dar dacă îl abordăm la o distanță minimă de mai multe raze ale sferei Schwarzschild, atunci începem să observăm abateri de la gravitația newtoniană. Cu toate acestea, gaura neagră acționează pur și simplu ca un centru de greutate și obiectele care se apropie de ea orbitează pe o orbită normală: un cerc, elipsă, parabolă sau hiperbolă cu o aproximare foarte bună.

Forțele mareelor pot face ca obiectele care se apropie să se întindă și să se rupă. Și pe măsură ce materia se acumulează în jurul găurii negre sub forma unui disc de acumulare, pot apărea consecințe suplimentare, cum ar fi câmpuri magnetice, frecare și încălzire. Datorită acestui impact suplimentar, o parte din problemă va încetini și va fi înghițită de gaura neagră, dar cea mai mare parte va rămâne în continuare afară.

Rămâne faptul că găurile negre nu aspiră nimic. Toate celelalte obiecte obișnuite (luni, planete, stele) au aceleași forțe pe care le are o gaură neagră. Oricum, totul este doar gravitație. Cea mai mare diferență este că găurile negre sunt mai dense decât majoritatea obiectelor, ocupă mult mai puțin volum în spațiul cosmic și pot fi mult mai masive decât orice alt obiect. Saturn zboară liniștit pe orbita sa în jurul Soarelui, dar dacă în locul Soarelui din centrul Căii Lactee punem o gaură neagră, a cărei masă este de patru milioane de ori masa stelei noastre, atunci forțele mareelor vor sparge Saturn, transformându-l într-un inel uriaș și va deveni o parte integrantă a discului de acumulare, această gaură neagră. Și dacă există suficientă frecare, încălzire și accelerație în prezența câmpurilor gravitaționale, electrice și magnetice generate de materie, atunci în timp va cădea în interior și va fi înghițit.

Se pare că găurile negre absorb materia, deoarece sunt foarte masive, iar forțele de maree și materia acumulate în jurul găurii negre pot rupe obiecte externe în bucăți, după care o parte a unui astfel de obiect, sub influența forței de tragere, va fi în interiorul discului de acumulare și în timp și în interiorul găurii negre. Dar o gaură neagră este foarte pretențioasă și marea majoritate a materiei care trece aproape de ea este scuipată înapoi într-o formă sau alta. Și doar o mică parte intră în orizontul evenimentelor, forțând gaura neagră să crească treptat.

Dacă înlocuim toată masa din Univers cu o gaură neagră cu masa corespunzătoare și apoi eliminăm tot ceea ce creează frecare, să zicem, discuri de acumulare, atunci gaura neagră va aspira foarte puțin. Particulele vor suferi frecare doar din cauza radiației undelor gravitaționale, care trec prin spațiul-timp curbat generat de gaura neagră. Conform teoriei lui Einstein, numai acea materie care se află în interiorul și în centrul unei orbite ciclice stabile va fi absorbită în interior. Acest lucru este neglijabil în comparație cu ceea ce se încadrează în orizontul evenimentelor din realitatea noastră fizică.

Drept urmare, avem doar forța gravitației și spațiul-timp curbat care decurg din prezența acestor mase. Ideea că găurile negre aspiră ceva este cel mai mare mit. Ele cresc din cauza gravitației și nimic altceva. Dar acest lucru este mai mult decât suficient în Univers.

Recomandat: