Спростовано міф про чорні діри: вони нічого не поглинають, а все перетворюють на спагеті.

Чорні діри — це найщільніші об'єкти у Всесвіті. Хоча ці об'єкти мають величезну гравітаційну силу, вони не "всмоктують" матерію так, як нейтронні зірки або звичайні зірки. Справа в гравітації. Незважаючи на поширене уявлення про чорні діри, які всмоктують все навколо, вони функціонують зовсім інакше, пише астрофізик Ітан Сігель у статті для Big Think.

Чорні діри – що це?

Чорні діри являють собою величезну кількість маси, зосередженої в надзвичайно малому обсязі, і їх внутрішність неминуче стискається до сингулярностей, оточених горизонтами подій, з яких нічого, навіть світло, не може вирватися. Якщо будь-які частинки матерії або випромінювання коли-небудь перетинають горизонт подій, вони просто падають у центральну сингулярність, де змушують чорну діру зростати, збільшуючи її загальну масу.

Проте існує уявлення про чорні діри, згідно з яким вони всмоктують у себе будь-яку навколишню матерію. Але це неправда і повністю спотворює те, як працює гравітація.

Після виникнення чорної діри внаслідок смерті масивної зірки або зіткнення двох нейтронних зірок, накопичена маса в концентрованому обсязі простору отримує горизонт подій. Вийти за його межі неможливо; як тільки ви потрапите всередину, ви приречені зіткнутися з центральною сингулярністю.

Припливні сили: так діє Місяць

Оскільки чорні діри є дуже масивними об'єктами, коли ви наближаєтеся до однієї з них, ви починаєте відчувати значний набір припливних сил, що діють на вас. Прикладом припливних сил може слугувати взаємодія Місяця і Землі, коли Місяць притягує до себе океани нашої планети і виникають припливи. Але Місяць має різний гравітаційний вплив на різні частини Землі.

Чим ближче ви знаходитеся до об'єкта, тим більше стає сила гравітації, що діє на вас. На поверхні Землі вас буде притягувати до центру планети зі швидкістю 9,8 м/с². Але на висоті приблизно 6371 км, що дорівнює половині діаметра Землі, сила гравітації, що діє на вас, становитиме ¼ від тієї, що є на поверхні нашої планети, і вас буде тягти вниз зі швидкістю 2,45 м/с².

Можна припустити, що чим ближче ви знаходитесь до масивного об'єкта, тим більше стають припливні сили. Це вірно, але припливні сили зростають навіть швидше, ніж сила гравітації. Якщо б відстань до Місяця була вдвічі меншою, припливні сили були б не в чотири рази сильнішими, а вісім разів сильнішими.

Спагетті поблизу чорної діри

Чорні діри здатні створювати найбільші відомі припливні сили у Всесвіті. Тому, коли ви наблизитеся до чорної діри, відбудеться процес спагеттіфікації вашого тіла, тобто воно буде розтягнуто в тонку, схожу на спагетті форму через екстремальні припливні сили. Це явище призводить до оманливого уявлення, що чорні діри можуть затягнути людину, адже припливні сили та сила гравітації величезні.

Проте ідея про те, що вас затягне в чорну діру, не ґрунтується на реальності. Це всього лише оманливе уявлення про те, як працюють чорні діри. Дійсно, кожна окрема частинка, з якої складається будь-який об'єкт поблизу чорної діри, буде підлягати впливу гравітації чорної діри. Але ці частинки все ще підпорядковуються тим же законам фізики, що й усі інші об'єкти, включаючи закони фізики, що виникають через гравітаційне вигинання простору-часу, створюване загальною теорією відносності.

У контексті загальної теорії відносності тканина простору викривляється під дією всіх форм енергії, включаючи масу. Також вірно, що чорні діри пропонують найбільші концентрації маси, виявлені де-небудь у Всесвіті. Але щільність будь-якої маси, яка викривляє простір, зовсім не має значення для того, як викривляється простір, поки об'єкт знаходиться поза фізичною масою, яка викривляє саме простір.

Якби Сонце можна було замінити на білий карлик, нейтронну зірку або чорну діру, що має таку ж масу, як і Сонце, то гравітаційна сила, що діє на Землю, нічим не відрізнялася б від сили, що чинить Сонце. Тільки загальна маса викривляє простір навколо вас, щільність практично не має до цього ніякого відношення.

Має значення лише маса

На відстані чорна діра поводиться так само, як і будь-яка інша маса у Всесвіті. На великих відстанях важлива лише маса. Те, як ця маса розподілена, має незначний вплив як на гравітаційні, так і на припливні сили. Лише коли ви наближаєтеся до об'єкта дуже близько, ви починаєте помічати, як чорна діра відрізняється від інших мас, а також як кривина простору-часу відрізняється від прогнозів ньютонівської гравітації. Але навіть поблизу чорної діри ви виявите, що чорна діра просто діє як атрактор, де наближаючіся до неї об'єкти мають ті ж самі орбіти, які вони зазвичай мали б навколо іншої маси.

Через значні припливні сили, що виникають при русі так близько до великої маси, наближаючіся об'єкти часто розриваються гравітацією чорної діри. Це називається подією припливного руйнування. Матерія, яку розриває чорна діра, часто виявляється зібраною навколо неї в акреційному диску. Лише частина матерії з цього диска буде поглинута чорною дірою, а все інше буде викинуто в космос у вигляді струменя.

Чорні діри нічого не всмоктують усередину

Чорні діри нічого не всмоктують у себе. Це просто гравітація. Тобто середня гравітаційна сила, що діє на центр мас об'єкта, та припливні сили, які розтягують, сжимають і розривають об'єкт навколо його центру мас.

Чорні діри поглинають матерію, яка підлягає гравітаційному падінню через масу чорної діри, малий розмір і близьке розташування падаючого об'єкта до її горизонту подій. Поєднання припливних сил і матерії, вже присутньої навколо чорної діри, дійсно може розірвати зовнішні об'єкти, але лише частина розірваних частинок потрапить