Kur tiksliai yra riba
Horizontas - tai atstumas nuo centro, kuriame antrasis kosminis greitis susilygina su šviesos greičiu. Arčiau jo išorėn nebeištrūksta niekas - ne todėl, kad kažkas sulaiko signalą: visos trajektorijos ten veda į vidų. Pačioje riboje nėra medžiagos, tai gryna tuščios erdvės geometrija.
Horizonto spindulį lemia masė, ir jis jai proporcingai didėja. Suspausk Žemę į juodąją skylę - riba būtų vyšnios dydžio rutulys. Saulės vietoje būtų maždaug 3 kilometrų spindulio rutulys. O Šaulio A*, mūsų Galaktikos centre esančios maždaug 4 milijonų Saulės masių juodosios skylės, horizontas nutolęs 12 milijonų kilometrų.
Ši riba neturi vietinio požymio: krintančiame laive esantys prietaisai nieko nerodytų. Horizonto padėties neįmanoma apskaičiuoti ir iš vienos aplinkinės srities - ji priklauso nuo visos skylės ateities. Jei po metų į ją įkris dujų debesis, horizontas pradės plėstis iš anksto.
Kodėl krintantis žmogus nepajus kirtimo
Pavojinga ne pati riba, o gravitacijos skirtumas: kojas traukia stipriau nei galvą, todėl kūnas ištempiamas. Horizonte šis skirtumas tuo silpnesnis, kuo masyvesnė skylė. Prie žvaigždinės masės skylės žmogų suplėšytų dar šimtai kilometrų iki horizonto. Prie supermasyviosios tempimas ties riba būtų toks menkas, kad jo nepajustum - kūnas plyštų vėliau, giliai viduje.
Kiek pastebimas ribos kirtimas krintant į supermasyviąją skylę.
Vis dėlto pasikeitė viskas. Už horizonto „išorė“ nebėra kryptis erdvėje ir tampa kryptimi laike: ten judėti nuo centro taip pat neįmanoma, kaip čia - į vakar. Atgal pasiųstas signalas vis tiek skrieja giliau.
Kas matoma iš šalies
Iš šalies vaizdas priešingas. Kuo arčiau horizonto objektas, tuo lėčiau tolimam stebėtojui eina jo laikrodis ir tuo raudonesnė jo šviesa. Formaliai vaizdas taip ir nekerta ribos: jis be galo sustingsta prie pat krašto.
Tačiau „be galo“ čia reiškia „nematoma“. Ryškumas krinta eksponentiškai ir labai greitai: prie žvaigždinės masės skylės vaizdas užgęsta per milisekundes, prie supermasyviosios - per minutes. Niekas nemato jokio švytinčio apvalkalo iš medžiagos, įstrigusios horizonte.
Krintančio objekto ryškumas išoriniam stebėtojui: kiekviename žingsnyje 3 kartus silpnesnis.
Oranžinis žiedas juodųjų skylių nuotraukose taip pat nėra horizontas. Tamsi dėmė centre pagal spindulį maždaug 2,6 karto didesnė už jį: greta praskriejanti šviesa apsisuka aplink skylę, o šešėlio kraštą nulemia ši optika. Visa tai - bendrosios reliatyvumo teorijos prognozės; fizikai iki šiol ginčijasi, kas vyksta horizonte, atsižvelgus į kvantinius efektus.
Perskaityk iki galo Miqo programėlėje
Dar 1 minutė, o pabaigoje - viktorina. Rasi skiltyje „Kosmosas → Juodosios skylės“
Nukreipk telefono kamerą čia - atsidarys App Store arba Google Play.
Šaltiniai
- Horizonto dydžiai - Švarcšildo sprendinys (1916). Šešėlio nuotraukos - Event Horizon Telescope: M87* (2019), Šaulys A* (2022)