Билет в один конец: что вы увидите и почувствуете, падая в чёрную дыру
Невидимые человеческому глазу чёрные дыры притягивают во всех смыслах этого слова. Но что, если человек действительно шагнёт в бездну? Что он почувствует и сможет ли выжить? Расскажем, как выбрать «правильную» чёрную дыру, чтобы выжить, что покажет вселенная перед финалом и почему вернуться назад из этой бездны невозможно.
Выбор маршрута: как не погибнуть на старте
Чтобы иметь хотя бы гипотетическую возможность на относительно успешный исход такого гипотетического путешествия, необходимо выбрать подходящий конечный пункт. Главная опасность при приближении к гравитационному центру — приливные силы. Они возникают из-за разницы в силе притяжения, действующей на ваши голову и ноги. Вот два потенциальных варианта развития событий при приближении к чёрной дыре в зависимости от её типа:
- Чёрная дыра звёздной массы — примерно в 10 раз тяжелее Солнца. Это верная смерть. Гравитационный градиент у горизонта событий здесь катастрофический. Приливное ускорение может достигать 19,6 млрд м/с². Эта сила разрывает любой объект на части и превращает в «спагетти» ещё до приближения к границе дыры.
- Сверхмассивная чёрная дыра — в миллионы раз тяжелее Солнца. Её радиус огромен, а приливные силы на горизонте ничтожно малы — меньше, чем сила тяжести на Земле. Конечно, выйти из неё живым тоже не получится, но зато можно пересечь горизонт событий.
Сверхмассивная чёрная дыра в представлении художника
Исходя из имеющихся научных представлений, сверхмассивная чёрная дыра — это единственный шанс получить тот самый «билет в один конец» и сохранить сознание.
Подлёт: небо меняется
По мере приближения гравитация начинает работать как гигантская линза, переписывая геометрию всего, что вы видите.
Свет от звёзд и галактик, который шёл к вам сзади, начинает огибать чёрную дыру. Изображения объектов искажаются и смещаются вперёд. Всё ваше поле зрения, вся внешняя Вселенная сжимается в яркую область прямо перед вами, а сама дыра разрастается, заслоняя всё больше пространства.
Кольцо Эйнштейна
Если яркая галактика окажется точно позади чёрной дыры, её свет растянется в идеальное кольцо вокруг тёмного силуэта. Это «Кольцо Эйнштейна» — предупреждающий знак. Он говорит о том, что вы входите в зону, где привычные законы распространения света больше не работают.
Кольцо Эйнштейна, снятое телескопом Хаббл
Фотонная сфера
Ещё чуть ближе — и вы пересекаете фотонную сферу. Здесь гравитация настолько сильна, что заставляет частицы света (фотоны) летать по кругу.
В этой точке теоретически можно увидеть невероятное. Если вы посмотрите прямо перед собой, то увидите собственный затылок. Свет отразился от вашей спины, сделал полный оборот вокруг дыры и вернулся вам в глаза.
Горизонт событий: точка невозврата
Следующий шаг — горизонт событий. Это граница, после пересечения которой невозможно вернуться. Здесь реальность раздваивается.
Парадокс наблюдателя
Представьте, что за вашим падением следит друг с безопасного расстояния. Для него вы никогда не пересечёте черту. Он увидит, как вы замедляетесь, словно застываете во времени, и становитесь всё более красным и тусклым, пока совсем не исчезнете. Это оптическая иллюзия, вызванная замедлением времени и красным смещением.
Ваш опыт
Для вас же всё происходит иначе. Вы не почувствуете никакого удара или стены. Вы пересечёте горизонт событий как ни в чём не бывало, часы на вашей руке будут идти нормально.
Тишина
Главное изменение — это абсолютная изоляция. Горизонт — это место, откуда не может вырваться даже радиосигнал. Вы больше не можете отправить сообщение другу. Вы навсегда отрезаны от остальной Вселенной.
Внутри: мир наизнанку
После пересечения горизонта привычные понятия верха, низа и даже времени теряют смысл. Внутри чёрной дыры происходит геометрическая инверсия. Расстояние до центра становится аналогом времени. Что это значит?
В обычной жизни вы можете остановиться в пространстве, но не можете остановить время — оно всегда несёт вас в будущее. Внутри дыры движение к центру становится таким же неизбежным. Вы не можете развернуться, как не можете вернуться во вчерашний день. Все пути ведут только в одну точку — к сингулярности.
Спагеттификация
Хоть вы и попали в сверхмассивную дыру, финал неизбежен. По мере падения к центру приливные силы начинают расти экспоненциально. В какой-то момент разница гравитации в ногах и голове станет критической. Ваше тело начнёт растягиваться в тонкую струну. Физики называют этот процесс спагеттификацией.
Схема устройства чёрной дыры
В последние мгновения остатки света из внешней вселенной сожмутся в ослепительную синюю точку перед вами.
Финал: сингулярность
В центре находится сингулярность. С точки зрения классической теории относительности это точка с бесконечной плотностью и нулевым объёмом. В ней заканчивается действие известных физических законов. Есть несколько теорий, что там может находиться:
- Кротовая нора. Некоторые решения уравнений допускают, что это может быть проход в другую Вселенную. Но, скорее всего, такой туннель схлопнется мгновенно при попытке пролёта.
- Квантовая структура. Современные теории предполагают, что вместо точки там могут быть сложные квантовые узлы или сети из квантов пространства-времени.
Точного ответа не знает никто. Сингулярность остаётся областью чистых гипотез. Но для путешественника это конец пути — место, где пространство и время перестают существовать. Чтобы примерно представить, как может выглядеть погружение в чёрную дыру, авторы YouTube-канала ScienceClic English создали VR-видео с соответствующей симуляцией. Оно неплохо описывает примерные визуальные эффекты, однако не даёт представления о реальных ощущениях, если они имеют место.
В итоге
Падение в чёрную дыру — это путешествие в один конец, демонстрирующее торжество гравитации над материей. Вы увидите искривлённое небо, свой затылок и абсолютную тьму, прежде чем станете частью величайшей загадки Вселенной. Учёные пока не могут заглянуть внутрь и вернуться, но именно там скрыт ключ к новой физике — теории квантовой гравитации.