Якщо космонавт наблизиться до чорної діри, перспективи в нього вкрай невтішні. Якщо говорити коротко — він загине. Якщо докладніше — достеменно невідомо, що відбудеться. Наука може лише висувати припущення. Але нічого надто приємного точно не буде, будьте певні.
На доволі великій відстані чорна діра діє як зірка подібної маси: навколо неї можна рухатися стабільною орбітою й обертатися там роками. За припущеннями науковців, там навіть можуть існувати придатні для життя планети. Але що ближче до діри, то більше виникатиме проблем.
Людину знищить радіація
Якщо ви вважаєте, що чорна діра зашкодить людині лише тоді, коли вона перетне горизонт подій (межа навколо діри, через яку не може повернутися навіть світло), то помиляєтеся. Складнощі розпочнуться значно раніше, причому справді смертельні.
Чорні діри рідко бувають самотніми. Здебільшого їх оточує величезна кількість матерії — газу, що залишився після того, як діра втягнула якусь зірку. Газ кружляє орбітою з неймовірною швидкістю, тому має надпотужну кінетичну енергію й розігрівається до надвисоких температур.
Це розжарене утворення навколо чорної діри, що швидко обертається, називають акреційним диском.
Глядачі фільму «Інтерстеллар» знають, як має виглядати акреційний диск. Сама чорна діра невидима, оскільки поглинає будь-яке світло, що на неї падає, а от вир речовини навколо неї можна побачити. Саме акреційний диск — та помаранчева світна структура, яку зафіксували телескопи проєкту Event Horizon Telescope у квітні 2019 року.
Акреційні диски чорних дір випромінюють потужну електромагнітну енергію. Енергія рентгенівських і гамма-променів у мільйон мільйонів разів перевищує енергію видимого світла.
Крім того, теоретично сама чорна діра теж може випромінювати радіацію Гокінга. Щоправда, щодо цього астрофізики ще не впевнені, і потужність такого випромінювання надзвичайно мала.
Усі ці потоки заряджених частинок, які чорна діра розкидає на сотні світлових років навколо себе, навряд чи додадуть здоров’я. Космічне тіло вб’є людину ще на підльоті звичайною радіацією, без застосування порушень топології простору й викривлень часу.
Її спопелить речовина акреційного диска
Припустімо, що космонавт завчасно подбав про радіаційний захист — наприклад, одягнув захисний костюм зі свинцевою підкладкою завтовшки в метр поверх скафандра. І, сповнений рішучості з’ясувати, що міститься в загадкових надрах чорної діри, продовжує вільне падіння до неї.
Але на дослідника чекає чергова перешкода, а саме: вже знайомий нам акреційний диск. Він містить надзвичайно гарячий газ.
Диск нагрівається, коли частинки газу стикаються одна з одною, окреслюючи кола з шаленою швидкістю навколо чорної діри. Кінетична енергія переходить у теплову, і дуже ефективно — речовина поблизу середньої чорної діри може розігріватися до мільйонів або навіть трильйонів Кельвінів. Це значно вище, ніж, наприклад, температура нашого Сонця — 5 778 Кельвінів на поверхні, 15 млн Кельвінів у ядрі.
Гадаю, не варто нагадувати, що проліт крізь потоки розпеченої плазми є вкрай небезпечним. Якщо людину не вб’є радіація, то знищить висока температура.
Загалом, акреційні диски надмасивних чорних дір у центрах галактик — одні з найяскравіших об’єктів у космосі. Їх називають «квазарами». Найгарячіший із них, J043947.08+163415.7, випромінює як 600 трильйонів звичайних жовтих карликів на кшталт Сонця, які б діяли одночасно.
Періодично, до речі, чорні діри викидають у Всесвіт релятивістські струмені, або джети — потоки плазми зі швидкістю, близькою до світлової, зазвичай парні, спрямовані з полюсів у протилежні боки.
Астрофізики ще ведуть дискусії, чому це відбувається, але схоже, магнітні поля навколо діри творять щось цікаве з газом в акреційному диску. Джет може вивергатися від 10 до 100 мільйонів років безперервно.
Тож, падаючи на чорну діру, людині треба оминати її полюси, щоб не потрапити ще й під релятивістські струмені.
Її спагетіфікує
Зважаючи на вищесказане, напевно, краще здійснити подорож у чорну діру без акреційного диска. Такі теж трапляються — якщо поблизу немає зірок, з яких можна втягувати газ. Тобто діра вже всі їх цілком поглинула.
Наприклад, чорна діра в центрі галактики Markarian 1018 втягнула всю речовину навколо себе й залишилася без газу поблизу. Такі діри астрофізики називають «голодними».
Або надмасивна діра Стрілець А у центрі нашого Чумацького Шляху — вона має вкрай малий, майже непомітний диск. Тому за нею так складно спостерігати.
Загалом, цілком можливо наблизитися до горизонту подій чорної діри, не стикаючись із потоками гарячої плазми.
Проблеми, які виникнуть у космонавта далі, залежатимуть від розмірів чорної діри.
Якщо людина падатиме на об’єкт із масою приблизно як одна сонячна (у 332 946 разів більшою за масу Землі), то станеться ось що.
Під час наближення до цього цікавого небесного тіла зростатиме й сила тяжіння, з якою воно діє на людину. На певній відстані від діри сила тяжіння, яка діє на ноги, буде багаторазово сильнішою, ніж тяжіння, що впливає на голову. Цю різницю називають «приливною силою».
Наслідки впливу цієї сили описує фізик Ніл Деграсс Тайсон у книжці «Смерть у чорній дірі та інші дрібні космічні неприємності».
Спочатку приливні сили чорної діри розірвуть космонавта навпіл якраз посередині тулуба (якщо він, звісно, падає в діру «солдатиком», а не боком). Потім ноги й тулуб розірве ще навпіл. Потім ще раз. І так у геометричній прогресії, доки на елементарні частинки не розпадуться навіть атоми, з яких складається жертва. Потім увесь цей потік частинок опиниться за горизонтом подій.
Земля теж створює приливну силу, що діє на ваше тіло, але недостатню, щоб розірвати вас, тож не хвилюйтеся.
Ось і все. Явище жартома називають «спагетіфікацією». Зазвичай приливні сили чорних дір спагетіфікують зірки, але й з людьми впораються легко.
Щоправда, є один нюанс.
Відбудеться щось жахливе, але ми не дізнаємося, що саме
Приливні сили, як пояснює Ніл Тайсон, зростають тим більше чим більший розмір об’єкта порівняно з відстанню до центру діри. Це означає, що невелика чорна діра розірве космонавта на шматки й розщепить на атоми ще на підльоті.
А от якщо чорна діра достатньо масивна і з величезним радіусом, її приливні сили почнуть розтягувати мандрівника вже після того, як він перетне горизонт подій.
При цьому людина, ймовірно, може навіть вижити, вказує фізик Лео Родрігес, адже горизонт подій — це не фізичний бар’єр, а лише межа гравітаційного впливу чорної діри, за яку не може вирватися навіть світло.
Перед самим падінням за горизонт мандрівник, можливо, встигне побачити, як усе світло навколишніх зірок викривиться, а далі стиснеться в точку позаду, яка стане спочатку червоною, потім білою, потім синьою. Усе через вплив гравітації діри на довжини світлових хвиль, що пролітають поруч із нею (це явище називають «синім зсувом»).
Але ніхто не може розповісти точно, що трапиться за горизонтом. Проблема в тому, що там не діють звичні нам закони фізики. Тому науковці можуть лише припускати, що відбувається з речовиною в чорній дірі.
Найімовірніше, як вважає Ніл Тайсон, людину неминуче спагетіфікує, просто не перед горизонтом подій, а за ним. Потім те, що залишилося від мандрівника, потрапить у сингулярність — область простору з нескінченною щільністю в центрі діри. Так усе й завершиться.
Тож книжкових полиць і послань морзянкою з минулого, надісланих своїй доньці, як в «Інтерстелларі», не буде.