Ни один человек никогда не столкнется с черной дырой. Но мы не можем перестать задаваться вопросом, каково было бы попасть в одну из этих огромных, привлекательных, бросающих вызов физике сингулярностей.
НАСА создало симуляцию, чтобы помочь нам представить, на что это будет похоже.
Джереми Шнитман — астрофизик из Центра космических полетов Годдарда НАСА, он создал визуализации. «Люди часто спрашивают об этом, и моделирование этих трудно вообразимых процессов помогает мне связать математику теории относительности с реальными последствиями в реальной Вселенной», — сказал он. «Поэтому я смоделировал два разных сценария: один, когда камера — дублер отважного астронавта — просто не попадает в горизонт событий и выстреливает обратно, а другой — когда она пересекает границу, решая свою судьбу».
В одном из них точка обзора погружается прямо в черную дыру, как падающий космонавт, с пояснительным текстом, который проведет нас через то, что мы видим. Другой — вид черной дыры на 360 градусов.
Шнитман создал их с помощью суперкомпьютера НАСА под названием Discover всего за пять дней, сгенерировав около 10 терабайт данных. Компьютер использовал лишь около 0,3% своей мощности. Создание такой же визуализации на обычном портативном компьютере заняло бы более десяти лет.
Черная дыра на изображении имеет тот же размер, что и звезда Стрельца А, сверхмассивная черная дыра (СМЧД) в центре Млечного Пути. Она имеет 4,3 миллиона солнечных масс и доминирует во внутренних регионах галактики. Его горизонт событий достигает около 25 миллионов км (16 миллионов миль). Это примерно 17% расстояния от Земли до Солнца. Горизонт событий окружен аккреционным диском, вращающимся диском перегретого материала, втягиваемым непреодолимой гравитацией черной дыры.
Другой тип черной дыры, черная дыра звездной массы, гораздо менее массивен. Шнитман говорит, что если вы собираетесь упасть в черную дыру, вам лучше упасть в сверхмассивную.
«Если у вас есть выбор, вы хотите упасть в сверхмассивную черную дыру», — объяснил Шнитман. «Черные дыры звездной массы, содержащие до 30 солнечных масс, обладают гораздо меньшими горизонтами событий и более сильными приливными силами, которые могут разрывать приближающиеся объекты до того, как они достигнут горизонта».
Причина – мощная гравитация. Гравитация СМЧД настолько сильна, что она сильнее притягивает конец ближайшего к ней объекта. Это растягивает объект и удлиняет его. Стивен Хокинг был первым, кто назвал это «спагеттификацией», и это название прижилось. По-видимому, вам будет лучше видно, если вы попадете в СМЧД.
В фильмах камера начинает с расстояния 640 миллионов км (400 миллионов миль). Поскольку пространство-время искривляется вокруг черной дыры, то же самое происходит и с изображениями неба, диска черной дыры и фотонного кольца. Камере требуется три часа реального времени, чтобы попасть за горизонт событий, и при падении она совершает почти два 30-минутных витка. Удаленный наблюдатель никогда не увидит, чтобы объект достиг черной дыры. На расстоянии объект застыл бы на горизонте событий.
Когда падающий объект достигает горизонта событий, он и само пространство-время достигают скорости света. После пересечения горизонта объект и пространство-время вокруг него устремляются к сингулярности, точке бесконечной плотности и гравитации. «Как только камера пересекает горизонт, ее разрушение в результате спагеттификации происходит всего за 12,8 секунды», — сказал Шниттман.
Во втором видео камера ни разу не пересекает горизонт событий, а ускользает. Но мощная черная дыра все еще имеет эффект. Представьте себе, если бы камерой был астронавт, и они пролетели бы этот шестичасовой полет туда и обратно, в то время как отдельный астронавт оставался бы далеко от СМЧД. Астронавт вернется и будет на 36 минут моложе астронавта, который никогда не приближался к черной дыре.
«Эта ситуация может быть еще более экстремальной», — отметил Шнитман. «Если бы черная дыра быстро вращалась, как та, что показана в фильме «Интерстеллар» 2014 года, она вернулась бы на много лет моложе своих товарищей по кораблю».
Суть в том, чтобы не упасть в черную дыру. На самом деле, сопротивляйтесь своему очарованию и даже не приближайтесь к нему.
Оставьте их физикам.
