Mokslo ir technologijų pasaulis

Žinoma, kad juodosios skylės yra labai ekstremalus Visatos objektas, bet kokia tikimybė išgyventi patekus į vieną iš jų?

Yra daugybė būdų numirti kosmose – nuo sudegimo Veneroje, sušalimu Marse, veikiant kosmoso vakuumui, iki asteroido katastrofos ar gama spindulių sprogimo.

Iš esmės kosmosas yra siaubinga vieta ir mes negalime daug nuveikti, kad išvengtume kurio nors iš šių likimų. Vienas reiškinys, juodoji skylė, gali užfiksuoti „siaubingiausio, bet vis dėlto patraukliausio būdo numirti kosmose“ rekordą.

Čia apžvelgiama, kas nutinka pirmą kartą susidūrus su juodąja skyle, ir kaip išgyventi ir netgi klestėti po tokio baisaus susitikimo.

Gravitacijos sunkumas

Nors pats Einšteinas neigė juodųjų skylių egzistavimą, jų egzistavimas iš pradžių kilo iš jo suformuluotos vadinamosios bendrosios reliatyvumo teorijos, kuri yra viena iš svarbiausių teorijų fizikos istorijoje.

Didžioji dalis to, ką Einšteinas pasiūlė teorijoje, buvo patvirtinta eksperimentais, pavyzdžiui, kad erdvėlaikį deformuoja objektai, turintys ekstremalų gravitacijos lauką (kas iš pradžių buvo padaryta stebint šviesos išlenkimą Saulės užtemimo metu).

Šis iškraipymas leidžia mums suprasti gravitaciją – tai yra erdvėlaikio iškraipymo rezultatas. Kuo objektas didesnis ir tankesnis, tuo stipresnė traukos jėga.

Bendroji reliatyvumo teorija taip pat leido prognozuoti juodąsias skyles, kaip be galo tankius erdvės taškus, apsuptus įvykių horizontų, iš kurių niekas – net šviesa – negali ištrūkti.

Kartais aplink įvykio horizontą susikaupia daugiau materijų, nei juodoji skylė gali priimti vienu metu, todėl visa tai susirenka orbitoje aplink juodąją skylę ir suformuoja akrecijos diską. Diske įvyksta trintis, kuri sukuria didelius šviesos spinduliavimo kiekius, kuriuos mato ir matuoja astronomai.

Spagetizacija

Manoma, kad objektas praėjęs įvykio horizontą, išsitęs; galų gale jis bus suskaidytas į pagrindinę atominę kompoziciją. Tai kelia klausimą: ar būtybės patekusios į juodąją skylę gali išgyventi, ar net nuolat gyventi jos viduje? Norėdami atsakyti į šį klausimą turime pažvelgti į įvairius egzistuojančius juodųjų skylių tipus.

Juodosios skylės būna įvairaus dydžio, nuo mikro juodų skylių iki žvaigždžių masės juodųjų skylių, tarpinės masės juodųjų skylių iki supermasyvių juodųjų skylių. Kai kurios juodosios skylės – galbūt net dauguma, ar visos – turi sukimosi ar kampinį impulsą ir sukasi svaiginančiu greičiu, artimu šviesos greičiui.

Du tipai, kuriuos aptarsime, yra elektrinės įkrautos juodosios skylės, kurios įvyksta dėl daugybės teigiamai įkrautų elektronų ir protonų patenkančių į ją, ir kurie sveria milijardus kartų daugiau nei Saulė.

Antrasis tipas yra statinės, elektrai neutralios juodosios skylės, kurių masė yra maždaug tokia pati kaip Saulės.

Be radikalaus dydžio ir masės skirtumo, žvaigždžių masės juodoji skylė palyginus su supermasyvia skyle turės itin skirtingą radialinį atstumą – tai yra atstumą nuo įvykio horizonto iki objekto centrinio taško.

Juodosios skylės, sveriančios apie vieną Saulės masę, radialinis atstumas būtų maždaug 3,2 km. Tuo tarpu objektui, kuris būtų toks tankus ir didelis, kaip supermasyvi Paukščių Tako centre esanti juodoji skylė, kurios masė yra apie 4 milijonus Saulės masių, radialinis atstumas būtų 11,7 milijono km.

Šis atstumas yra svarbus nustatant, ar galėtumėte išgyventi savo kelionę į juodąją skylę. Kodėl? Na, tarkime, jūs nukeliavote į žvaigždžių masės juodąją skylę ir nusprendėte į ją pasinerti. Prisiartinus prie objekto centro „juodosios skylės traukimas ištemps žmogų – atstumas tarp galvos ir kojų pirštų skirsis 1 000 milijardų kartų. Kitaip tariant, jei asmuo pirmiausia krenta kojomis, artėjant žvaigždžių masės juodosios skylės įvykių horizontui, kojų gravitacijos trauka bus eksponentiškai didesnė, palyginti su galvos“.

„Asmuo patirs spagetizaciją ir greičiausiai neišgyvens, kai bus ištemptas į ilgą, ploną makarono formą“, - teigia Grinnello koledžo fizikos profesoriaus asistentai docentas Leo Rodriguezas ir Shanshanas Rodriguezas.

Tęsinys kitame puslapyje:

Ar yra bet?

Hipotetiškai gravitacija yra daug stipresnė link juodosios skylės centrinio taško, taigi, jei pasinertumėte į supermasyvią juodąją skylę, Leo ir Shanshanas teigia, kad jūs „pasieksite įvykio horizontą gerokai toliau nuo centrinio gravitacinio traukimo šaltinio, o tai reiškia, kad gravitacinės traukos skirtumas tarp galvos ir kojų yra beveik nulis.

Taigi, žmogus praeis per įvykio horizontą nepaveiktas, nebus ištemptas į ilgą, ploną makaroną, išgyventų ir neskausmingai įveiktų juodosios skylės horizontą."

Tai daro prielaidą, kad juodoji skylė neturi akrecijos disko, kur įkaitusi medžiaga juosia juodąją skylę ir kuri per sekundę jus sudegintų. Taigi, norint sveikam patekti į vieną iš juodųjų skylių, mums reikia surasti tokią skylę, kuri yra labai izoliuota nuo bet kokios medžiagos, kuri sukurtų akrecijos diską.

Kaip matėme, kuo didesnė juodoji skylė, tuo didesnė tikimybė išgyventi panėrimą. Problema ta, kad norint ištrūkti iš juodosios skylės didžiulio gravitacinio įvykio horizonto, vis tiek reikia keliauti greičiu, viršijančiu šviesos greitį, kuris yra 300 milijonų metrų per sekundę. Tai, kaip šiuo metu žinome, yra neįmanoma.

Ar galėtumėme gyventi juodojoje skylėje?

Prieš porą metų astronomai atrado, jų manymu, vadinamąją „ultramasyvią juodąją skylę“ – sveriančią maždaug 40 milijardų Saulės masių. Ši milžiniška juodoji skylė, esanti 700 milijonų šviesmečių atstumu nuo Žemės, „Holmberg 15A“ galaktikoje (kuri yra „Abell 85“ galaktikos spiečiaus dalis), yra viena masiškiausių kada nors atrastų. Tačiau manoma, kad net gali egzistuoti juodosios skylės, sveriančios daugiau nei 100 milijardų Saulės masių.

Teoriškai, jei pavyktų atrasti ultramasyvių juodųjų skylių, kurios yra maždaug mūsų Saulės sistemos dydžio, juodosios skylės viduje gali būti stabili dalis, kurioje pažengusios būtybės galėtų nuolat gyventi.

Čia ypač svarbi vienos rūšies juodoji skylė – „Reissner-Nordstrom“. Jos ne tik sukasi, bet ir turi elektros krūvį. Kai kurie mokslininkai mano, kad juodojoje skylėje gali egzistuoti visa planeta, kurios nepaveikė spagetizacija.

Taip yra todėl, kad tokio dydžio juodosios skylės turi antrą ribą už įvykių horizonto, vadinamąjį „vidinį Cauchy horizontą“ – regioną, kuriame viskas tampa lygiai, stabiliai (palyginti). Čia radiacija ir gravitacija yra šiek tiek silpnesnės.

Žinoma, Stephenas Hawkingas prognozavo, kad gali būti, jog juodosios skylės iš tikrųjų nesunaikina visos materijos ir informacijos apie daleles. Vietoj to, jos gali spinduliuoti energiją atgal į Visatą. Todėl juodosios skylės ilgainiui išgaruotų iš šio lėto masės praradimo.

Rusijos astronomas Viačeslavas Dokučajevas vienas pirmųjų pasiūlė, kad II tipo ateivių civilizacija pagal Kardaševo skalę gali turėti technologinių galimybių surasti vieną iš šių juodųjų skylių ir išgyventi gravitacines jėgas.

Savo darbe jis pažymėjo: „Mes keliame hipotezę, kad pažengusios civilizacijos gali saugiai gyventi supermasyviose galaktikos branduolio juodosiose skylėse, kurios nematomos iš išorės“.

Be to, jis priduria, kad „gyventi amžinųjų juodųjų skylių viduje iš esmės įmanoma, jei šios juodosios skylės yra pakankamai masyvios, kad susilpnintų gravitacines jėgas ir gravitacinių bangų spinduliavimą iki priimtino lygio".

Iš esmės teoriškai gali būti įmanoma (bet tikriausiai nelabai tikėtina) išgyventi kelionę į didžiulę juodąją skylę, o kai kurie mokslininkai prognozuoja, kad kai kurios ateivių gyvenimo formos gali gyventi net Cauchy horizonte. Tačiau šis žingsnis yra negrįžtamas.