Что происходит с материей, когда она попадает в черную дыру?
Прежде чем ответить на этот вопрос, нужно понять, что вообще из себя представляет черная дыра и из чего она состоит, точнее, что ее определяет.
Анимация: Reddit / Компьютерная модель черной дыры
Черная дыра - очень компактный объект, на котором не наблюдаются свойства поверхности. Эта такая область, где масса свернула пространство-время, в итоге ничто, даже свет, не может покинуть эту область пространства: то, что попало в черную дыру, там навсегда и останется.
Пока ученые точно не знают, как именно устроены черные дыры. Однако многолетние астрофизические наблюдения показывают, что черные дыры обладают как минимум двумя важными компонентами - сингулярностью и горизонтом событий.
Сингулярность - грубо говоря, это точка, в которую сколлапсировало вещество, ставшее материалом для образования черной дыры. Здесь плотность материи так велика, что известные нам законы физики уже не работают.
Горизонт событий - граница вокруг сингулярности, она как бы закрывает сингулярность от постороннего наблюдателя. Это граница, перейдя которую объект обратно вернуться не сможет, кроме того, он не сможет даже передать назад сигнал. Размер горизонта событий зависит от массы черной дыры. Чем больше масса черной дыры, тем больше ее горизонт событий.
Фото: NRAO / Сверхмассивная чtрная дыра в центре галактики М 87. Это первое в истории человечества качественное изображение тени чёрной дыры, полученное напрямую в радиодиапазоне
Когда материя падает в черную дыру звездной массы, она сперва пересекает горизонт событий и лишь затем приближается к сингулярности, после чего “ударяется” об сингулярность и окончательно разрушается. Однако еще до того, как материя приблизится к горизонту событий, она начнет вытягиваться в “макаронину”. Этот процесс называется спаггетификацией - явление, при котором при приближении к черной дыре объект растягивается по вертикали и горизонтали. Спаггетификацию вызывают в основном мощнейшие приливные силы.
Фото: DLR / Радиогалактика Живописец A, виден джет рентгеновского излучения (синий) длиной 300 тыс. световых лет, исходящий из сверхмассивной черной дыры
Перед попаданием в черную дыру вещество материи нагревается до очень высоких температур и начинает излучать. Часть этого излучения объект испускает еще до пересечения горизонта событий, именно так ученые и могут обнаружить черные дыры. Сами по себе черные дыры не излучают свет, поэтому искать их приходится по косвенному влиянию на близлежащие космические тела.
Небольшое уточнение. Если же материя падает в массивную черную дыру, то во время прохождения горизонта событий никакого вытяжения в “макаронину” не происходит, то есть объект ничего не почувствует, изменения начнутся по мере приближения к сингулярности. В массивных черных дырах приливные силы не такие мощные, как в черных дырах меньших размеров.
Фото: Getty Images / Черная дыра в представлении художника
Итак, что же происходит с материей, когда она достигает сингулярности? На этот вопрос никто точно не знает ответа, есть лишь гипотезы.
Например, одна из гипотез гласит, что при приближении к сингулярности материя полностью разрушается или превращается в энергию.
Другая гипотеза предполагает, что материя проходит через червоточину (кротовую нору) и выходит уже в другой части Вселенной.
Еще одна гипотеза предполагает, что материя падает в сингулярность, достигает большой, но конечной плотности, а затем отскакивает от нее назад, образуя ударную волну. Эта ударная волна, полагают авторы гипотезы, может покинуть горизонт событий.
В любом случае, на данный момент все эти идеи проверить и подтвердить невозможно в силу физических и технических причин.
-------
Смотрите нас на youtube. Еще больше интересных постов на научные темы в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости