Já se passaram várias semanas desde que coisas estranhas começaram a acontecer no céu noturno. Você, como muitos outros, acompanha ativamente as notícias. O presidente fala, ele é apoiado por astrofísicos, geólogos e climatologistas. Ele está nervoso, mas, homenageando a tradição, divide as notícias em "más" e "boas". A boa notícia: não estamos mortos, o planeta não foi destruído, não foi levado ao espaço ou girado em uma roda gravitacional. Os ruins são "mudanças climáticas muito interessantes". Tentar sobreviver perto de um buraco negro é como fugir do Titanic - pela morte fria no oceano.
Antes de pegar a sua caixa de alarme ou começar a enlouquecer: não tenha medo, este é apenas um experimento mental. Os buracos negros são um dos fenômenos mais assustadores do universo. Seu enorme peso curva o espaço e o tempo - e nossa compreensão de sua natureza - até o limite, a um ponto. Buracos negros supermassivos espreitam nos núcleos das galáxias, engolindo milhões, bilhões de estrelas.
O que acontecerá se um buraco negro nascer ou for descoberto perto de nosso sistema solar?
Como acontece com a maioria das perguntas hipotéticas, o diabo está nas pequenas coisas. Quão perto? De onde? Qual é a missa?
Deve-se notar imediatamente que nosso sol nunca se tornará um buraco negro. Isso requer uma massa da ordem de magnitude maior que a do sol - 10-15 vezes. Em seguida, haverá um colapso gravitacional, sob a influência da gravidade, a matéria literalmente colapsa em um ponto. Um fenômeno semelhante está no cerne das bombas de hidrogênio e na teoria da fusão termonuclear fria, a menos que a gravidade desempenhe um papel diferente. Além disso, outras estrelas em galáxias vizinhas não são adequadas para o papel de buracos negros em potencial. A maioria delas são anãs vermelhas e têm uma massa de 8-60% do nosso sol.
Restam duas opções: ou um buraco negro aparece espontaneamente em nossa vizinhança ou surge do nada. Mas o primeiro, apesar de protestar contra a pesquisa no Grande Colisor de Hádrons, é impossível (explicaremos o porquê mais tarde).
Quanto ao segundo, astrônomos e astrofísicos confirmaram a existência de cerca de 2.000 buracos negros errantes, mas as chances de um deles nos atingir são próximas de zero. E como o escritor Douglas Adams apontou:
“O cosmos é ótimo. Você simplesmente não consegue perceber o quão incrivelmente e assustadoramente grande ele é. Quer dizer, pode parecer um longo caminho até a farmácia, mas pelos padrões de espaço, essas são sementes."
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Isso significa que a probabilidade de tal evento é muito interessante para não ser considerada mais de perto.
Influência dos buracos negros no espaço e no tempo
Se você olhar para um buraco negro à distância, ele se parecerá com qualquer outro objeto massivo. Enquanto estiver bem na sua frente, ele obedece às leis da mecânica clássica e à lei da gravidade universal de Newton, que afirma que a atração entre dois objetos é proporcional à sua massa e diminui com o aumento da distância. Em outras palavras, não há diferença gravitacional entre R136a1, uma anã "azul" pesando 265 sóis, e um buraco negro com o mesmo peso.
Aproxime-se do buraco negro para entrar em seu campo gravitacional e você se deparará com dois conjuntos diferentes de regras. Com a teoria da relatividade geral de Einstein, que permite que os buracos negros deformam o espaço e o tempo, e a extrema gravidade, que leva essa deformação ao extremo.
Se você quiser estudar um buraco negro sem sair de uma nave estelar, descobrirá que quanto mais perto você chegar do centro da imensa massa, mais seus motores se esforçarão para mantê-lo em uma órbita circular. No início, pequenos impulsos do foguete irão estabilizá-lo; mas quanto mais longe você vai, mais energia terá de gastar para não sair de órbita. Como resultado, apenas a operação ininterrupta dos motores do foguete o separará do nada que consome tudo.
Assim que ficar sem combustível (ou ficar louco e desligar os motores), você cruzará o horizonte de eventos do buraco negro, a fronteira da qual nem mesmo a luz pode retornar. Depois disso, você terá que responder por todos os seus pecados. Nada vai impedir o movimento inexorável em direção à singularidade - o núcleo do espaço e do tempo infinitamente comprimido, onde a física, como a conhecemos, se enrola como uma bola e geme.
O tempo diminuirá conforme você avança. Muito. Do seu ponto de vista, nada mudará, mas seus amigos assistindo seu truque verão como um raio embaçado. Mas apenas para o horizonte de eventos - a luz não vai além dele, o que significa que ninguém pode ver você. Crime perfeito, não é?
As distorções do tempo gravitacionais são comuns, mas muito fracas para serem notadas. Na Terra, por exemplo, tendo vivido um bilhão de anos ao nível do mar, você será um segundo mais jovem do que seu par que viveu no topo do Everest. Dizem que o tempo tem medo das pirâmides, mas é preciso gastar muito tempo apoiando a bochecha nela para sentir a desaceleração do tempo em Paris.
O tempo gira em um buraco negro. Quando dizemos que cair na singularidade não pode ser evitado, não significa apenas a ação inexorável da gravidade ou a distorção do espaço. O tempo em um buraco negro encolhe a ponto de o caminho para a singularidade se tornar literalmente o seu futuro. Escapar da singularidade será como tentar parar o tempo.
Você quer saber o que acontecerá em nosso sistema solar se ele conseguir entrar em tal redemoinho de forças? Leia.
Dia do julgamento
Suponha que um buraco negro esteja preso em um sistema binário envolvendo uma estrela que está prestes a se tornar uma supernova. De repente, isso acontece, o gigante gravitacional dispara em nossa direção a uma velocidade de dezenas e centenas de quilômetros por segundo. Como sabemos disso?
A resposta é simples: não saberemos até que colida com algo, já que a enorme gravidade dos buracos negros nem mesmo libera luz. Portanto, em vez de tentar encontrar pimenta-do-reino em um tapete preto, vamos examinar algumas maneiras que nos ajudarão a identificar diretamente um buraco negro.
Primeiro, a matéria dilacerada pelo buraco negro emitirá radiação à medida que o disco de acreção gira. O espaço ao redor brilhará como um colar de lanternas de Ano Novo usadas por um gato (fantasia estranha, mas que seja).
Em segundo lugar, a distorção do espaço em torno dos buracos negros pode ser detectada por métodos terrestres. Esta é a lente gravitacional prevista pela teoria geral da relatividade de Einstein. O efeito se manifesta perto de objetos massivos e é registrado por astrônomos.
Mas mesmo em condições ideais, encontrar um buraco negro dessa forma será mais difícil do que encontrar pulgas em um cachorro manchado à noite com binóculos. Com tapa-olho. Para uma lente gravitacional bem-sucedida, um buraco negro deve passar entre nós e a estrela. E depois disso ainda temos que ter sorte.
Além disso, um buraco negro pode fazer-se sentir se interagir gravitacionalmente com objetos celestes como planetas, estrelas, asteróides e cometas, o que mais uma vez nos leva à questão-chave: quão perto estará nosso hipotético buraco negro, aninhado na vizinhança?
Claro, quanto mais perto, mais perigoso. À medida que as órbitas dos planetas e das luas se aproximam, eles dançam salsa como um pardal preso em uma teia de aranha, arrastando órbitas tortuosas e interrompendo a ordem que tentam reunir desde a época de Nicolaus Copérnico.
Aqui na Terra, a vazante e o fluxo e a cor do céu mudariam. Se a gravidade, conforme ordenado por Zhirinovsky, afastar a órbita do planeta do Sol, aproximá-la, torná-la mais elíptica, na melhor das hipóteses sofreremos mudanças de temperatura e estranhezas com as estações. Na pior das hipóteses (além de se tornar parte de um buraco negro), a Terra pode cair no Sol ou fazer uma longa viagem nas profundezas do espaço, condenando todos nós à morte fria.
O famoso astrofísico Neil de Grasse Tyson certa vez expressou sucintamente os problemas que surgiriam se um "convidado negro" começasse nas proximidades:
"Se visitarmos um buraco negro, o sistema solar terá um dia ruim."
Bem, não vamos mudar de um pé para o outro na frente do horizonte de eventos e finalmente mergulhar.
Contato: boas e más notícias
Existe uma palavra de seis letras em russo que melhor descreve o que nos espera. Vamos apenas chamar de desgraça. Os cientistas aprenderam a dividir por zero e acabamos em um buraco negro. Mesmo Bruce Willis com uma brava tripulação de petróleo, especialmente treinada em Chelyabinsk, não teria nos salvado.
Se um buraco negro aparecesse nas proximidades de Netuno, nós o sentiríamos imediatamente. Os cientistas conhecem a órbita de Netuno tão bem que podem até detectar um desvio de 1 segundo de arco (uma unidade de medida angular). Um buraco negro comum com uma massa de dez sóis, voando a uma velocidade de 300 km / s, produziria outro décimo de ano-luz.
E aqui está a última boa notícia: um buraco negro desse tamanho nos dará pelo menos 100 anos para concluir nossos negócios terrestres. Talvez um perigo dessa magnitude acabe com todas as guerras terrenas ou inicie uma global. Talvez a humanidade tenha tempo para se destruir por conta própria, assim que aprender que em cem anos - tudo, kaput. Ainda não importa. Se o buraco se mover mais devagar, o tempo de espera fatal aumentará dez vezes. E então deve haver tempo suficiente para construir uma arca ou coletar uma mala planetária com coisas.
À medida que se aproxima de Netuno, a morte negra tira o gigante gasoso de órbita. O planeta começa a se comportar de forma estranha: conforme se afasta de nós, ocorre um desvio para o vermelho - o comprimento de onda de sua radiação, incluindo a luz, vai para o espectro vermelho. Assim que Netuno está atrás do buraco negro, a lente gravitacional é puxada sobre a esfera negra e flui ao redor dela. Quando o planeta reaparece, já à nossa frente, suas cores sofrem uma mudança para o azul - o comprimento de onda vai para essa extremidade do espectro.
O deslocamento para o vermelho e o azul, via de regra, é uma consequência da remoção ou aproximação de um objeto estelar em relação a nós. Parece o efeito Doppler durante uma viagem de ambulância perto de nós.
Ao mesmo tempo, conforme o buraco negro "devora" o planeta, o gás girará em uma espiral gravitacional, como o açúcar durante a criação do algodão doce. Do nosso ponto de vista, a espiral entrará para sempre no horizonte de eventos. Mas a luz emitida pela morte de Netuno será refletida do buraco negro no negativo, como a coroa solar durante um eclipse.
Quanto mais próximo o buraco negro estiver da Terra, mais o efeito de distorção ao seu redor se manifestará, como em um espelho curvo. Todos os telescópios verão apenas o vazio no centro do buraco negro.
Se nossa morte negra for um buraco negro supermassivo, a história já terminará - seu horizonte de eventos será cinco vezes maior do que o sistema solar. Mas é chato. Vamos ver como um desses monstros se parece por dentro.
Fim do mundo ou através do espelho
Você escala a toca do coelho sabendo que seu relacionamento com ele será muito curto. Esperamos ter tempo para pelo menos avaliar o interior do buraco negro. Felizmente para nós, mas infelizmente para o sistema solar, este buraco negro é supermassivo. Mudamos as regras, mas se não mudássemos, por algum motivo teria terminado.
Em um pequeno buraco negro - digamos com uma massa de 30 sóis - as forças das marés causadas por um aumento na gravidade nos separariam muito antes de atingirmos o horizonte de eventos. Mas a gravidade é algo em torno de um milhão de Terras. Para aproveitar a vitória - afinal, chegamos ao horizonte de eventos - não teremos nem 0,0001 segundo.
Em um buraco negro supermassivo com massa de 5 milhões de sóis, como o que está localizado no centro de nossa galáxia, uma experiência muito diferente nos espera. Qualquer buraco negro que absorveu uma massa de mais de 30 mil sóis tem forças de maré com gravidade menor que uma Terra no horizonte de eventos. Teremos 16 segundos para olhar ao redor (e mudar as regras do jogo) antes de chegarmos ao ponto de singularidade. Quanto mais massa, mais tempo.
Cair no horizonte de eventos é como adormecer ou se apaixonar: é difícil determinar um ponto de partida para quando isso vai acontecer, mas depois seu senso de realidade será completamente diferente. Em um buraco negro, você verá estrelas (a luz entra, mas não vice-versa), mas o espaço ao seu redor se parecerá com uma bolha de sabão.
Bem, depois que você for esmagado no nada, você se encontrará em um ponto de curvatura infinita, onde o tempo e o espaço que conhecemos chegam ao fim.
Ilya Khel
