Един от най-големите митове за черните дупки
Черните дупки представляват области от космоса, в които е концентрирана огромна маса в малък обем и около тях е разположен, така наречения хоризонт на събитията, тоест област от пространството, от която нищо не може да излезе навън, дори и светлината. Това обаче не означава, че черните дупки засмукват материя. Те просто я привличат и това може би е един от големите митове за черните дупки.
Черните дупки са може би най -странните и невероятни обекти във Вселената. При тях огромна маса е концентрирана в много малък обем и черните дупки неизбежно се свиват до състояние на сингулярност. Те са заобиколени от хоризонти на събития, отвъд които нищо не може да излезе. Това са най-плътните обекти във Вселената. Когато нещо се доближи твърде близо до тях, силите на черната дупка го разкъсват на части. В случай че материята, антиматерията или излъчване пресекат хоризонта на събитията, те просто попадат в центъра на черната дупка, увеличават я и увеличават нейната маса.
Тези свойства на черните дупки действително съществуват и всичко това е истина. Но има една свързана с това идея, която е абсолютна измислица: че черните дупки засмукват материята, разположена около тях. Това е много далеч от истината и е пълно изкривяване на картината на гравитацията. Най -големият мит за черните дупки е, че те смучат материя. А ето и научната истина.
По принцип и на практика черна дупка може да се образува по различни начини. Голяма масивна звезда може да стане свръхнова, чието централно ядро колапсира и образува черна дупка. Също така можете да наблюдавате как две неутронни звезди се сливат и в случай, че преминат определена критична маса, резултатът е нова черна дупка. Или огромно струпване на материя (свръхмасивна звезда или гигантски облак от свиващ се газ) колапсира и директно се превръща в черна дупка.
В случай, че има достатъчно маса в достатъчно концентриран обем от пространство, около него се образува хоризонт на събитията. Намирайки се извън хоризонта на събитията, ние можем да се отдалечим от него, ако се движим в обратна посока от черната дупка със скоростта на светлината. Но ако се намираме в хоризонта на събитията, тогава дори със скоростта на светлината, която представлява границата на космическата скорост, всяка траектория на движение ще ни заведе до центъра на черната дупка, тоест в сингулярността. Просто е невъзможно да избягате от черна дупка, ако сте в хоризонта на събитията.
Но обектите извън черната дупка също имат проблем. Черните дупки са толкова масивни, че ако се доближим до една от тях, започваме да изпитваме значителни приливни сили. За да си представите тези приливни сили, трябва да знаете какво представлява Луната и как тя взаимодейства със Земята.
Несъмнено Луната и Земята могат да се разглеждат като материални точки, разположени на относително голямо разстояние от 384 хиляди километра една от друга. Но всъщност Земята не е точка, а обект, който заема определен и съвсем реален обем. Някои области на Земята са по-близо до Луната от други. Тези, които се намират по-близо, изпитват по-силно силата на привличане от средното, а тези които се намират по-далеч изпитват по-слаба от средната гравитация.
Но има и друга особеност, освен разликата в разстоянието. Както всички физически обекти, Земята е триизмерна. Това означава, че „върхът“ и „дъното“ на Земята (гледано от Луната) са привлечени навътре, към центъра й спрямо тези части, които са в средата.
Отчитайки тези фактори, ако извадим средната сила, която съществува във всяка точка на Земята, ще видим, че различните точки на повърхността са изложени на въздействието на външните сили от Луната по различен начин. Линиите на тези сили съставляват относителните сили, въздействащи върху обекта, и обясняват защо обектът под въздействието на приливната сила се разтяга в нейна посока и се свива перпендикулярно на посоката на тази сила.
Колкото повече се приближаваме до масивен обект, толкова по-силни стават приливните сили. Те нарастват даже по-бързо от силите на привличане! Тъй като черните дупки имат огромна маса, но са много компактни, те създават най-мощните приливни сили във Вселената. Поради тази причина, когато се приближаваме към черната дупка, ние се разтягаме все повече и повече, като ставаме тънки като спагети.
Въз основа на това е много лесно да се предположи защо черната дупка може да ни засмуче. Колкото повече се приближаваме към нея, толкова по-мощна става силата на привличане и толкова повече приливната сила започва да ни разтяга и разкъсва.
Oбаче идеята, че можем да бъдем всмукани в черна дупка, е погрешна. Всяка частица, съставляваща обект, който е под влияние на черна дупка, се подчинява на добре познатите закони на физиката, включително правилото за изкривяване на пространство-времето от общата теория на относителността.
Да, поради наличието на маса, тъканта на пространството е извита, а черната дупка е най -голямото струпване на маса във Вселената. Но също така е вярно, че плътността на тази маса не влияе по никакъв начин на изкривяването на пространството. Ако на мястото на Слънцето поставим звезда – бяло джудже, неутронна звезда или черна дупка със същата маса, силата на гравитационното въздействие върху Земята няма да се промени. Пространството около нас е извито от общата маса като цяло и плътността практически няма почти нищо общо с това.
От разстояние черната дупка прилича на всяка друга маса във Вселената. Но ако я приближим на минимално разстояние от няколко радиуса на сферата на Шварцшилд, тогава започваме да забелязваме отклонения от нютоновата гравитация. Но така или иначе черната дупка действа просто като притегателен център, а обектите, приближаващи се към нея, обикалят по обичайни орбити: кръг, елипса, парабола или хипербола с много добро приближение.
Приливните сили могат да предизвикат разтягане и разкъсване на части на приближаващите се обекти. И тъй като се натрупва материя около черната дупка под формата на акреционен диск, могат да възникнат допълнителни последици като магнитни полета, триене и нагряване. Заради това допълнително въздействие част от материята ще се забави и ще бъде погълната от черната дупка, но по-голямата част от нея все пак ще остане отвън.
Но така или иначе остава фактът, че черните дупки не засмукват нищо. Всички други обикновени обекти (спътници, планети, звезди) имат същите сили, които притежава и черната дупка, и всичко това е просто гравитация. Най-голямата разлика се състои в това, че черните дупки са по-плътни от повечето обекти, заемат много по-малък обем в космоса и могат да бъдат много по-масивни от всеки друг обект. Сатурн сега лети спокойно в орбитата си около Слънцето, но ако заменим Слънцето с черната дупка, която е в центъра на Млечния път и чиято маса е четири милиона пъти по -голяма от масата на нашата звезда, тогава приливните сили ще разкъсат Сатурн , превръщайки го в гигантски пръстен и той ще стане неразделна част от акреционния диск на тази огромна черна дупка. И ако там има достатъчно триене, нагряване и ускорение в присъствието на генерираните от материята гравитационни, електрически и магнитни полета, то с течение на времето той ще падне вътре и ще бъде погълнат.
На нас само ни се струва, че черните дупки поглъщат материята, тъй като са много масивни, а приливните сили и материята, натрупана около черната дупка , заедно могат да разкъсат външните обекти на парчета. Но само част от такъв обект, под въздействието на силите на привличане, ще попадне вътре в акреционния диск, а след време и в самата черна дупка. Всяка черна дупка е много „взискателна“ и по-голямата част от материята, която минава близо до нея, се връща назад под една или друга форма. И само малка част влиза в хоризонта на събитията, принуждавайки черната дупка да нараства постепенно.
Ако заменим цялата маса във Вселената с черна дупка със съответната маса и след това премахнем всичко, което създава триене, да речем, акреционните дискове, тогава черната дупка ще засмуква в себе си много малко. Частиците ще се подлагат на триене само заради излъчването на гравитационни вълни, преминаващи през генерираното от черната дупка извитото пространство-време. Според теорията на Айнщайн, само тази материя, която е вътре и в самия център на стабилна циклична орбита, ще бъде погълната навътре. Това е нищожно малко в сравнение с това, което попада до хоризонта на събитията в нашата физическа реалност.
В резултат на това имаме само силата на гравитацията и изкривеното пространство-време, възникващи от присъствието на тези маси. Идеята, че черните дупки засмукват нещо, е най-големият мит, свързан с тези странни космически обекти. Те се увеличават в следствие на гравитацията и нищо друго. Но във Вселената това е повече от достатъчно.
