Де саме проходить межа
Горизонт - це відстань від центра, на якій друга космічна швидкість дорівнює швидкості світла. Ближче за нього назовні не виходить ніщо - і не тому, що сигнал щось утримує: усі траєкторії там ведуть усередину. Речовини на самій межі немає, це чиста геометрія порожнечі.
Радіус горизонту визначається масою й зростає пропорційно до неї. Стисни Землю до чорної діри - межа пройде по кульці розміром із вишню. Сонце на її місці - куля радіусом близько трьох кілометрів. А в Стрільця A* у центрі нашої Галактики, приблизно чотири мільйони сонячних мас, горизонт віддалений на дванадцять мільйонів кілометрів.
Місцевої ознаки в цієї межі немає: прилади на кораблі, що падає, нічого не покажуть. І положення горизонту не обчислити за однією околицею - воно залежить від усього майбутнього діри. Якщо за рік у неї впаде хмара газу, горизонт почне розширюватися заздалегідь.
Чому той, хто падає, не відчує перетину
Небезпечна не сама межа, а різниця сили тяжіння: ноги притягує сильніше за голову, і тіло розтягується. На горизонті ця різниця тим слабша, чим масивніша діра. Біля діри зоряної маси людину розірвало б ще за сотні кілометрів до горизонту. У надмасивної діри розтягнення на межі таке мале, що його не відчути - розрив станеться пізніше, глибоко всередині.
Наскільки помітний перетин межі для того, хто падає в надмасивну діру.
І все ж змінилося все. За горизонтом «назовні» перестає бути напрямком у просторі й стає напрямком у часі: рухатися від центра там так само неможливо, як тут - у вчора. Сигнал, надісланий назад, однаково йде глибше.
Що видно ззовні
Ззовні картина протилежна. Що ближче об'єкт до горизонту, то повільніше для далекого спостерігача йде його годинник і то червонішим стає його світло. Формально зображення так і не перетне межу: воно нескінченно завмирає біля самого краю.
Але «нескінченно» тут означає «невидимо». Яскравість падає експоненційно й дуже швидко: біля діри зоряної маси зображення згасає за мілісекунди, біля надмасивної - за хвилини. Ніхто не бачить світної оболонки з речовини, що застрягла на горизонті.
Яскравість об'єкта, що падає, для зовнішнього спостерігача: кожен крок утричі слабший.
Помаранчеве кільце на знімках чорних дір - теж не горизонт. Темна пляма в центрі приблизно в 2,6 раза більша за нього радіусом: світло, що проходить поруч, закручується навколо діри, і край тіні визначає ця оптика. Усе це - передбачення загальної теорії відносності; про те, що відбувається на горизонті з урахуванням квантових ефектів, фізики досі сперечаються.
Дочитай у застосунку Miqo
Ще 1 хвилина - і квіз наприкінці. Стаття - у розділі «Космос → Чорні діри»
Наведи камеру телефона - відкриється App Store або Google Play.
Джерела
- Розміри горизонту - розв'язок Шварцшильда (1916). Знімки тіні - Event Horizon Telescope: M87* (2019), Стрілець A* (2022)