Чому світло не виходить із чорної діри

Звична картина така: щоб покинути Землю, потрібна швидкість близько 11 кілометрів за секунду, а що масивніше тіло, то більше потрібно. Здається, що для чорної діри поріг просто піднявся вище за швидкість світла - а швидше за світло нічого не літає. Відповідь правильна, а причина - ні: світло не розганяється і не програє перегони.

Швидкість світла завжди однакова. Змінюється не вона, а сам простір-час: маса викривляє його, і промінь рухається найпрямішою з доступних траєкторій - приблизно як літак летить «прямо», а на карті виходить дуга. Біля Сонця цей вигин крихітний, але його багато разів вимірювали.

Біля чорної діри викривлення сягає межі. Трохи вище горизонту промінь, спрямований точно вгору, ще виходить, а спрямований під кутом - піднімається, завертає й падає назад. Що ближче до горизонту, то вужчий цей конус виходу; на самому горизонті він схлопується. Нижче немає жодного напрямку, який вів би геть.

У 2019 році показали перше зображення околиць надмасивної чорної діри - у галактиці M87. Світиться не вона, а розжарений газ навколо; частина яскравого кільця - це промені, які обігнули діру дугою і все ж дійшли до нас. Темна пляма посередині помітно більша за сам горизонт: промені, що пройшли поруч, теж загинаються всередину.

Є й перехідна смуга. Світло, випромінене майже біля самої межі, доходить до нас, але розтягнутим: довжина хвилі зростає, фотони прилітають дедалі рідше. Ліхтарик, кинутий усередину, ззовні не згас би одразу - він червонів би й тьмянів, аж поки не зник зовсім.

Найчастіше заважає слово «засмоктує». Здалеку чорна діра притягує точнісінько так само, як будь-яке тіло такої самої маси: якби Сонце раптом стало чорною дірою, орбіти планет не зрушили б - просто стало б темно й холодно. Особливим усе стає лише впритул до горизонту.