RU
СкачатьСкачать

Что происходит на границе чёрной дыры

Редакция Miqo · 1 источник

Где именно проходит граница

Горизонт - это расстояние от центра, на котором вторая космическая скорость сравнивается со скоростью света. Ближе неё наружу не уходит ничто - и не потому, что сигнал что-то держит: все траектории там ведут внутрь. Вещества на самой границе нет, это чистая геометрия пустоты.

Радиус горизонта задаётся массой и растёт пропорционально ей. Сожми Землю в чёрную дыру - граница пройдёт по шарику размером с вишню. Солнце на её месте - шар радиусом около трёх километров. А у Стрельца A* в центре нашей Галактики, примерно четыре миллиона солнечных масс, горизонт отодвинут на двенадцать миллионов километров.

9 ммЗемля, сжатая в чёрную дыру
3 кмСолнце на её месте
12 млн кмДыра в центре нашей Галактики

Местного признака у этой черты нет: приборы на падающем корабле не покажут ничего. И положение горизонта не вычислить по одной окрестности - оно зависит от всего будущего дыры. Если через год в неё упадёт облако газа, горизонт начнёт расширяться заранее.

Почему падающий не почувствует пересечения

Опасна не сама граница, а перепад тяжести: ноги притягивает сильнее головы, и тело растягивает. На горизонте этот перепад тем слабее, чем массивнее дыра. Возле дыры звёздной массы человека разорвало бы ещё за сотни километров до горизонта. У сверхмассивной растяжение на границе так мало, что его не ощутить - разрыв случится позже, глубоко внутри.

Насколько заметно пересечение границы для падающего в сверхмассивную дыру.

И всё же изменилось всё. За горизонтом «наружу» перестаёт быть направлением в пространстве и становится направлением во времени: двигаться от центра там так же нельзя, как здесь - во вчера. Сигнал, посланный назад, всё равно уходит глубже.

Что видно со стороны

Снаружи картина обратная. Чем ближе объект к горизонту, тем медленнее для далёкого наблюдателя идут его часы и тем краснее его свет. Формально изображение так и не пересечёт границу: оно бесконечно замирает у самого края.

Только «бесконечно» здесь значит «невидимо». Яркость падает по экспоненте и очень быстро: у дыры звёздной массы картинка гаснет за миллисекунды, у сверхмассивной - за минуты. Никакой светящейся оболочки из застрявшего на горизонте вещества никто не видит.

Яркость падающего объекта для внешнего наблюдателя: каждый шаг втрое слабее.

Оранжевое кольцо на снимках чёрных дыр - тоже не горизонт. Тёмное пятно в центре примерно в 2,6 раза больше него по радиусу: свет, проходящий рядом, закручивается вокруг дыры, и край тени задаёт эта оптика. Всё это - предсказания общей теории относительности; что происходит на горизонте с учётом квантовых эффектов, физики спорят до сих пор.

Дочитай в приложении Miqo

Ещё 1 минута - и квиз в конце. Статья - в разделе «Космос → Чёрные дыры»

QR-код для установки Miqo

Наведи камеру телефона - откроется App Store или Google Play.

Источники

  1. Размеры горизонта - решение Шварцшильда (1916). Снимки тени - Event Horizon Telescope: M87* (2019), Стрелец A* (2022)