Beprotiška kelionė į juodąją skylę: kas mūsų lauktų TEN?

Visų pirma, leiskite jus nuraminti: anot mokslininkų, taip niekada nenutiks – Saulė yra gerokai per lengva žvaigždė, kad galėtų virsti juodąja bedugne. Maždaug po 5 mlrd. metų, išdeginusi kuro atsargas, mūsų žvaigždė išsipūs ir virs raudonąja milžine, surydama Merkurijų bei Venerą, o Žemę pačirškins taip, kad čia neliks jokios gyvybės (nebent bus tokių, kurie pamėgs maudynes verdančiame vandenyne ar deginimąsi radiacijos spinduliuose). Vėliau ji susitrauks į baltąją nykštukę ir šioje fazėje pulsuos milijardus metų.

Tačiau kas būtų, jei įvyktų tai, kas prieštarauja bet kokiems fizikos dėsniams ir teorijoms?

Tamsos karalystė

Pirmi dalykai, kuriuos mes visi pajaustume Saulei virtus juodąja bedugne, – tamsa ir šaltis. Juodoji skylė yra neįtikėtinai tankus objektas, kurio traukos negali įveikti net šviesa. Ja virtusi Saulė nustotų šviesti ir šildyti, o mes danguje matytume tik tolimas žvaigždes.

Pačios juodosios bedugnės mes negalėtume matyti, o jos egzistavimu įsitikintume tik kokiam nors objektui priartėjus prie jos įvykių horizonto (ribos, kurią kirtę objektai nebegali ištrūkti iš juodosios bedugnės traukos pinklių).

Nei Žemės, nei kitų planetų juodąja bedugne virtusi Saulė neįsiurbtų – jos ir toliau suktųsi tokiomis pačiomis orbitomis, kaip iki šiol. Mat šios juodosios bedugnės įvykių horizontas būtų labai mažas – vos apie 3 km. Kitaip sakant, tik tokiu atstumu nuo jos atsidūrę objektai būtų negrįžtamai įtraukti. Už šios ribos juodosios bedugnės trauka yra ne stipresnė nei bet kokių kitų tokios pat masės objektų.

Manoma, kad Visatoje iš žvaigždžių susidariusių nedidelių juodųjų skylių yra daugybė. Arčiausiai Žemės aptiktas toks objektas – „Cygnus X-1“ (6 tūkst. šviesmečių).

Skrydis į bedugnę

Tarkime, kad dėl kokių nors priežasčių nusprendžiate „įšokti“ į juodąją bedugnę.

Pirmiausia reikėtų susitarti su kosminių skrydžių kompanija, kad ši nugabentų jus prie šio objekto. Nors skrydžio metu pačios juodosios bedugnės nematytumėte (nebent švytintį įvykių horizontą, kurį pasiekė kiti kosmoso klajūnai-nelaimėliai), nuo jos sklistų stiprūs signalai, kuriuos erdvėlaivis tikrai užfiksuotų. Žodžiu, kapitonas nepasiklystų.

Artėjant prie juodosios bedugnės, erdvėlaivio varikliai išjungiami, o jūs apsivelkate kosminį kostiumą. Daugiau bepročių erdvėlaivyje neatsirado, tad su visais atsisveikinate ir žengiate į atvirą kosmosą – likusį atstumą įveiksite pats.

Iš pradžių nejausite jokių gravitacinių jėgų – tiesiog skriesite beore erdve, kaip eilinis kosmonautas, sumanęs pasivaikščioti atvirame kosmose. Priklausomai nuo juodosios bedugnės dydžio, šis skrydis turėtų užtrukti bent kelias minutes.

Visgi, kad nebūtų taip baisu, patartume į juodąją bedugnę nukreipti kojas. Pasiruoškite: įdomybės prasideda.

Virtimas spagečiu

Mažėjant atstumui iki juodosios bedugnės stiprėja potvyninės jėgos (jos taip vadinamos dėl to, kad panaši jėga tarp Žemės ir Mėnulio sukelia potvynius ir atoslūgius). Dėl to apatinę kūno dalį trauka veikia gerokai stipriau nei viršutinę; kojos įgauna didesnį pagreitį nei galva, o kūnas išsitempia. Sekundės dalį tai gal ir bus pakenčiama, bet vėliau „tempimas“ bus gerokai stipresnis.

Astronomai tai vadina „spagetifikacija“, nes intensyvus gravitacinis laukas ištempia objektą ir jis tampa ilgu bei plonu – lyg spagetis.

Kada pradėsite jausti skausmą, priklauso nuo juodosios bedugnės dydžio. Kadangi ši būtų nedidelė, ko gero, tai prasidėtų dar nepasiekus įvykių horizonto, už maždaug 6 tūkst. kilometrų nuo epicentro.

Kūnui išsitempus, kiek pajėgia, pirmiausia jis plyštų pusiau ties silpniausia dalimi – ko gero, virš klubų. Jei dar bent sekundę sugebėtumėte išlikti sąmoningas, ko gero, pamatytumėte netoliese skriejančias savo kojas ir klubus. Netrukus šios dalys vėl plyštų, ir vėl, ir vėl… Būtumėte staigiai sudraskytas į atominius skutelius, kurie tęstų kelionę į juodąją bedugnę.

Skamba kaip ne itin malonus būdas užbaigti savo egzistenciją. Bet kokiu atveju, kosmose niekas jūsų riksmų negirdėtų.

Beje, jei pasirinktumėte „šuolį“ į supermasyvią juodąją bedugnę (pvz., tokią, kuri gali būti mūsų galaktikos centre), pirma kirstumėte įvykių horizontą, o gravitacinės jėgos pradėtų veikti gerokai vėliau. Taigi, teoriškai, dar spėtumėte tiesiogiai pažiūrėti į pačią juodąją bedugnę. Bet teoretikai sako, kad kertant įvykių horizontą nieko ypatingo neįvyksta, o ir pati juodoji bedugnė jums tik iškreiptų aplinkinių objektų vaizdą (dėl ją supančios gravitacinės jėgos).

Bet kuriuo atveju, atstumą nuo įvykių horizonto iki singuliarumo taško turėtumėte įveikti per kelias sekundes.

Ką matytų kiti?

Erdvėlaivio keleiviams jūsų paskutinė kelionė atrodytų kiek kitaip. Jums artėjant prie įvykių horizonto stebėtojams atrodytų, kad judate vis lėčiau ir lėčiau. Galiausiai jie matytų praktiškai tą patį vaizdą – kaip artėjate prie įvykių horizonto. Kaip jį kertate, niekas taip ir nepamatytų.

Tą patį galima pasakyti apie bet kokią medžiagą, kuri suformavo juodąją bedugnę ar į ją pateko. Tarkime, juodoji bedugnė susiformavo kolapsavus žvaigždei. Žvaigždės medžiagai susitraukiant į juodąją bedugnę, stebėtojai gali matyti, kaip ji nuolat mažėja, kol priartėja prie Schwarzschildo spindulio (už šios ribos traukos nesugeba įveikti net šviesa), bet jo taip niekada ir nekerta. Todėl iš pradžių juodosios bedugnės buvo vadinamos sustingusiomis žvaigždėmis.

Kodėl taip yra? Iš esmės tai – optinė iliuzija. Juodajai skylei nereikia amžinybės susiformuoti, o ir jos įvykių horizontą galima įveikti pakankamai greitai. Tačiau objektui artėjant prie įvykių horizonto, jo skleidžiamai šviesai reikia vis daugiau laiko pasiekti stebėtoją nuošalyje. Kitaip sakant, nors būsite seniai kirtęs įvykių horizontą, tai patvirtinantis vaizdas (t. y. šviesa) stebėtojo nepasieks kone visą amžinybę.

Yra ir dar vienas būdas tai paaiškinti. Tam tikra prasme, laikas ties įvykių horizontu sulėtėja (lyginant su tolėliau esančiu stebėtoju). Tarkime, nusprendėte prisiartinti prie pat įvykių horizonto, bet jo nekirsti. Erdvėlaiviu priartėjate prie pavojingos ribos, pakybote ten kurį laiką (išdegindamas galybę kuro – juk reikia priešinga kryptimi skrieti kone šviesos greičiu, kad nebūtumėte įsiurbti) ir grįžtate prie atokiau laukusio kito kosminio laivo. Jame laukę žmonės bus gerokai labiau pasenę nei jūsų laivo keleiviai. Ir skųsis, kad laukė metų metus, nors jūs būsite sugaišę gerokai mažiau.

Bet tai nereiškia, kad stebėtojai išorėje visą amžinybę matys į juodąją bedugnę krentančio žmogaus siluetą – bėgant laikui jis „išbluks“, kol visiškai išnyks.

Objektui artėjant prie juodosios bedugnės, jo skleidžiamos (ar atspindimos) šviesos bangos tampa vis ilgesnės. Todėl, jei būsite baltas taškelis, vėliau tapsite rausvu ir išnyksite iš matomumo diapazono. Galiausiai skleisite tik infraraudonuosius spindulius, paskui – radijo bangas. Pagaliau bangos bus tokios ilgos, kad apskritai neliks galimybių jų užfiksuoti jokiais prietaisais.

Kalėjimas net šviesai

Kodėl iš juodosios bedugnės nesugeba ištrūkti net šviesa? Jei stovėdami ant žemės sviesite akmenį ar kokį kitą daiktą į orą, šis pakils ir netrukus vėl nusileis. Kad ir kaip stipriai mestumėte, akmuo vis tiek grįš, tačiau jei būtumėte pakankamai stiprus, akmenį galėtumėte išsviesti… į kosmosą.

Greitis, kurį turi pasiekti nedidelis kūnas, kad įveiktų didesnės masės kūno gravitacijos lauką ir iš jo ištrūktų, vadinamas pabėgimo greičiu (arba antruoju kosminiu greičiu). Kuo masyvesnė planeta, iš kurios bandoma ištrūkti, tuo gravitacija stipresnė. Tad ir pabėgimo greitis didesnis. Taip pat jis priklauso nuo to, kokiu atstumu objektas yra nuo planetos branduolio.

Pavyzdžiui, Žemės pabėgimo greitis yra 11,2 km per sekundę, Mėnulio – 2,4 km per sekundę, Saulės – 617,7 km per sekundę.

Dabar pabandykite įsivaizduoti objektą, kurio tankis yra toks didelis, o skersmuo toks mažas, kad jo pabėgimo greitis yra didesnis nei šviesos greitis. Tai ir yra juodoji bedugnė. Kadangi niekas negali judėti greičiau už šviesą, niekas negali ir ištrūkti iš tokio objekto gravitacijos lauko. Net šviesos spindulys bus įsiurbtas atgal.

Kadangi juodosios bedugnės niekas nėra matęs ar kokiais nors instrumentais užfiksavęs, fizikai tiesiog nukerta, kad tai – begalinio tankio singuliarumo taškas, kurį slepia įvykių horizontas. Kas įvyksta už jo, kol kas neišsiaiškino niekas, bet manoma, kad mums žinomi fizikos dėsniai ten nustoja galioti.

Kad ir kaip būtų, tikimės, kad patiems tuo įsitikinti neteks.