Co se stane, když spadnete do černé díry

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 03:50

Pokud se astronaut přiblíží k černé díře, jeho vyhlídky nejsou příliš světlé.

Zkrátka zemře. Podrobněji - neví se přesně, co se stane. Věda může jen spekulovat. Ale nebude to nic zvlášť příjemného, věřte mi.

V uctivé vzdálenosti se černá díra chová jako hvězda podobné hmotnosti – můžete kolem ní vstoupit na stabilní oběžnou dráhu a létat tam rotovat. Podle vědců tam mohou existovat i obydlené planety. Ale čím blíže budete k díře, tím více problémů bude.

Záření člověka zabije

Pokud se domníváte, že černá díra ublíží člověku, až když překročí horizont událostí (hranice kolem díry, kvůli které se nemůže vrátit ani světlo), jste na omylu. Potíže začnou mnohem dříve a doslova smrtící.

Černé díry jsou zřídka samy. Zpravidla je obklopuje obrovská hromada hmoty – plynu, která zbyla po prokousnutí díry nějakou hvězdou. Plyn letí na oběžné dráze obrovskou rychlostí, takže má monstrózní kinetickou energii a zahřívá se na gigantické teploty.

Tato rychle se točící a spalovně žhavá věc kolem černé díry se nazývá akreční disk.

Mezihvězdní diváci vědí, jak by měl akreční disk vypadat. Černá díra sama o sobě je neviditelná, protože pohlcuje jakékoli světlo, které na ni dopadá, ale víření hmoty kolem ní je vidět. Je to akreční disk, který je zářící oranžovou věcí, kterou teleskopy Event Horizon Telescope zachytily v dubnu 2019.

Akreční disky černých děr vyzařují silné elektromagnetické záření. Energie rentgenového a gama záření je milionkrát vyšší než energie viditelného světla.

Navíc teoreticky může Hawkingovo záření emitovat i samotná černá díra. Pravda, astrofyzici si tím ještě nejsou jisti a síla záření je zanedbatelná.

Všechny tyto proudy nabitých částic, které černá díra kolem sebe rozptyluje stovky světelných let, pravděpodobně nepřidají zdraví. Nebeské těleso ukončí člověka i při přiblížení běžným zářením, aniž by se uchýlilo k porušení topologie prostorových a časových zkreslení.

Spálí to hmota akrečního disku

Předpokládejme, že astronaut se předem postaral o radiační bezpečnost – například si přes skafandr oblékl jeden metr silný kabát s olověnou podšívkou. A odhodlán zjistit, co je v tajemných hlubinách černé díry, pokračuje ve volném pádu směrem k ní.

Na výzkumníka ale čeká další překážka, totiž: nám již známý akreční disk. Skládá se z velmi horkého plynu.

Disk se zahřívá, když se částice plynu vzájemně srážejí, takže kolem černé díry kružnice dělají závratnou rychlostí. Kinetická energie se přeměňuje na tepelnou energii a jde jí to dobře – hmota v blízkosti průměrné černé díry se může zahřát na miliony nebo dokonce biliony Kelvinů. To je o něco vyšší než například teplota našeho Slunce – 5 778 K na povrchu, 15 milionů K v jádře.

Asi nemá cenu připomínat, že proletět proudy žhavého plazmatu není bezpečné. Pokud člověka nezabije radiace, tak vysoká teplota.

Obecně platí, že akreční disky supermasivních černých děr v centrech galaxií patří mezi nejjasnější objekty ve vesmíru. Říká se jim „kvasary“. Nejžhavější ze všech, J043947.08 + 163415.7, peče jako 600 bilionů normálních žlutých trpaslíků jako Slunce, pokud se spikli a promluvili najednou.

Mimochodem, černé díry pravidelně vysílají do vesmíru relativistické výtrysky neboli výtrysky – proudy plazmatu rychlostí blízkou rychlosti světla, obvykle ve dvojicích, nasměrované z pólů v opačných směrech.

Astrofyzici stále diskutují, proč se to děje, ale vypadá to, že magnetická pole kolem díry dělají něco zajímavého s plynem v akrečním disku. Výtrysk může nepřetržitě vybuchovat po dobu 10 až 100 milionů let.

Při pádu na černou díru se tedy člověk musí vyhnout jejím pólům, aby nespadl pod relativistické výtrysky.

Špagetuje

Vzhledem k výše uvedenému je pravděpodobně nejlepší cestovat do černé díry bez akrečního disku. I ty se stávají – pokud v sousedství nejsou hvězdy, ze kterých lze čerpat plyn. To znamená, že díra už je všechny bezpečně spolkla.

Například černá díra v centru galaxie Markarian 1018 nasála všechnu hmotu kolem sebe a zůstala bez plynu poblíž. Astrofyzici takové díry nazývají hladovění. Chudáčci.

Nebo supermasivní díra Sagittarius A ve středu naší Mléčné dráhy - má extrémně malý, nepostřehnutelný disk 1.

2.. Proto je tak těžké ji sledovat.

Obecně je docela možné přiblížit se horizontu událostí černé díry, aniž by došlo ke kolizi s proudy horkého plazmatu.

Problémy, které bude mít astronaut příště, budou záviset na velikosti černé díry.

Pokud člověk spadne na objekt, který má hmotnost řekněme přibližně jedné sluneční hmotnosti (332 946násobek hmotnosti Země), stane se toto.

Jak se k tomuto zajímavému nebeskému tělesu přibližujeme, bude narůstat i gravitační síla, kterou na člověka působí. V určité vzdálenosti od otvoru se ukazuje, že gravitace na nohy bude mnohonásobně větší než gravitace na hlavu. Tento rozdíl se nazývá „slapová síla“.

Výsledky vlivu této síly popisuje fyzik Neil DeGrasse Tyson v knize „Smrt v černé díře a další malé vesmírné potíže“.

Nejprve slapové síly černé díry roztrhnou astronauta napůl přesně uprostřed těla (pokud ovšem spadne do díry jako voják, a ne bokem). Pak si roztrhne nohy a trup vejpůl. Pak znovu. A tak geometrickou progresí, dokud se i atomy, z nichž je oběť vyrobena, nerozpadají na elementární částice. Pak bude celý tento proud částic za horizontem událostí.

Země také vytváří na vaše tělo přílivovou sílu, ale ne takovou, aby vás roztrhala, takže se nebojte.

To je vše. Jev se vtipně nazývá „špagetifikace“. Obvykle slapové síly černých děr špagetizují hvězdy, ale poradí si i s lidmi.

Je tu však jedno upozornění.

Stane se něco hrozného, ale co přesně se nedozvíme

Slapové síly, jak vysvětluje Neil Tyson, se zvětšují, čím více je velikost objektu ve vztahu ke vzdálenosti ke středu díry. To znamená, že středně velká černá díra roztrhá astronauta na kusy a rozdělí se na atomy i při přiblížení.

Pokud je však černá díra dostatečně masivní a má obrovský poloměr, její slapové síly začnou cestovatele natahovat poté, co překročí horizont událostí.

Přitom pravděpodobně může člověk i přežít, říká fyzik Leo Rodriguez, protože horizont událostí není fyzickou bariérou, ale prostě hranicí gravitačního účinku černé díry, na kterou z ní nemůže uniknout ani světlo.

Těsně před pádem za horizont může mít cestovatel čas vidět, jak je veškeré světlo okolních hvězd zkresleno, a pak se scvrkne do bodu za, který se nejprve změní na červenou, pak bílou a poté modrou. To je způsobeno vlivem gravitace díry na vlnové délky procházejícího světla (toto se nazývá „modrý posun“).

Nikdo ale nedokáže přesně říct, co se za horizontem stane. Problém je, že tam nefungují fyzikální zákony, na které jsme zvyklí. Vědci proto mohou pouze předpokládat, co se s hmotou v černé díře stane.

S největší pravděpodobností podle Neila Tysona člověk špagetuje bezpečně, jen ne před horizontem událostí, ale za ním. Pak to, co zbylo z cestovatele, spadne do singularity - oblasti prostoru s nekonečnou hustotou ve středu díry. Tady.

Nebudou tedy jejich dceři posílat regály a morseovky z minulosti jako v Interstellaru.