O que acontece se você cair em um buraco negro
Miscelânea / / July 31, 2021
Se um astronauta se aproxima de um buraco negro, suas perspectivas não são muito boas.
Em suma, ele vai morrer. Mais detalhado - não se sabe exatamente o que vai acontecer. A ciência só pode especular. Mas não haverá nada particularmente agradável, acredite em mim.
A uma distância respeitosa, um buraco negro se comporta como uma estrela de massa semelhante - você pode entrar em uma órbita estável ao redor dele e girar ali por anos. Por suposiçõesM. Lingam, I. Ginsburg e S. Bialy. Núcleos Galácticos Ativos: Boon ou Bane para Biota? / The Astrophysical Journal cientistas, existem até planetas habitáveis pode existir. Mas quanto mais perto você chegar do buraco, mais problemas haverá.
A radiação vai matar uma pessoa
Se você acredita que um buraco negro só prejudicará uma pessoa quando ela cruzar o horizonte de eventos (a fronteira ao redor do buraco, por causa da qual nem mesmo a luz pode retornar), você está enganado. As dificuldades começarão muito mais cedo e serão literalmente mortais.
Os buracos negros raramente estão sozinhos. Como regra, eles são cercados por uma enorme pilha de matéria - gásMichael A. Nowak, Robert V. Waggoner. Discosismologia: Discos de acreção de sondagem. Oscilações adiabáticas presas / Astrophysical Journal, que permaneceu depois que o buraco foi mordido por alguma estrela. O gás voa em órbita a uma velocidade tremenda, por isso tem uma energia cinética monstruosa e aquece até temperaturas gigantescas.
Essa coisa que gira rapidamente e incinerantemente quente ao redor de um buraco negro é chamada de disco de acreção.
Os espectadores interestelares sabem como se parecer disco de acreção. O próprio buraco negro é invisível, pois absorve qualquer luz que incida sobre ele, mas o redemoinho de matéria ao seu redor pode ser visto. É o disco de acreção que é a coisa laranja brilhante que foi filmadaPrimeira imagem de um buraco negro / Observatório Europeu do Sul telescópios do projeto Event Horizon Telescope em abril de 2019.
Os discos de acreção de buracos negros emitem radiação eletromagnética poderosaDescoberta de raios gama do limite de um buraco negro / Sociedade Max Planck. A energia dos raios X e dos raios gama é um milhão de milhões de vezes maior do que a da luz visível.
Além disso, teoricamente, o próprio buraco negro também pode emitir radiação Hawking. É verdade que os astrofísicos ainda não têm certeza sobre isso e o poder radiação depreciativamente pequenoE. Siegel. É por isso que nunca detectaremos radiação Hawking de um buraco negro real / Forbes.
Todos esses fluxos de partículas carregadas, que o buraco negro espalha por centenas de anos-luz ao seu redor, provavelmente não acrescentam saúde. Um corpo celeste acabará com uma pessoa mesmo ao se aproximar com radiação comum, sem recorrer a violações da topologia das distorções do espaço e do tempo.
Será queimado pela questão do disco de acreção
O movimento da matéria no disco de acreção de um buraco negro. Visualização da NASA. Imagem: Goddard Space Flight Center da NASA / Jeremy Schnittman
Vamos fingir que astronauta cuidou da segurança contra radiação com antecedência - por exemplo, vestir um casaco com um forro de chumbo de um metro de espessura sobre um traje espacial. E, determinado a descobrir o que há nas misteriosas profundezas do buraco negro, continua em queda livre em sua direção.
Mas outro obstáculo aguarda o pesquisador, a saber: o disco de acreção já familiar para nós. Consiste em um gás muito quente.
O disco aquece quando as partículas de gás colidem umas com as outras, fazendo círculos em uma velocidade vertiginosa ao redor do buraco negro. A energia cinética se transforma em energia térmica e faz um bom trabalho - a matéria perto de um buraco negro comum pode aquecerMichael A. Nowak, Robert V. Waggoner. Discosismologia: Discos de acreção de sondagem. Oscilações adiabáticas presas / Astrophysical Journal até milhões ou mesmo trilhões de Kelvin. Isso é um pouco mais alto do que, por exemplo, a temperatura do nosso Suns - 5 778 K na superfície, 15 milhões de K no núcleo.
Provavelmente, não vale a pena lembrar que não é seguro voar através de fluxos de plasma incandescente. Se uma pessoa não morre por radiação, então uma alta temperatura.
Em geral, os discos de acreção de buracos negros supermassivos no centro das galáxias estão entre os mais brilhantes objetos no espaço. Eles são chamados de "quasares". O mais quente de todos, J043947.08 + 163415.7, batatas fritas como 600 trilhõesHubble vê o quasar mais brilhante no início do Universo / ESA Hubble anãs amarelas normais como o Sol, se conspirassem e agissem ao mesmo tempo.
Periodicamente, aliás, os buracos negros enviamJ. H. Seja tudo. Uma revisão do workshop de jatos astrofísicos / Frascati em O universo jatos relativísticos, ou jatos, são fluxos de plasma em uma velocidade próxima à da luz, geralmente em pares, direcionados dos pólos em direções opostas.
Os astrofísicos ainda estão debatendo por que isso está acontecendo, mas parece que os campos magnéticos ao redor do buraco estão fazendo algo interessante com o gás no disco de acreção. JatoUMA. Tchekhovskoy, O. Bromberg. Simulações tridimensionais relativísticas MHD de jatos de núcleos galácticos ativos: instabilidade de torção magnética e Fanaroff - dicotomia de Riley / Avisos mensais da Royal Astronomical Society: Letters pode irromper de 10 a 100 milhões de anos continuamente.
Assim, ao cair em um buraco negro, a pessoa deve evitar seus pólos, para não cair sob os jatos relativísticos.
Isso espaguete
Em vista do exposto, provavelmente é melhor viajar para um buraco negro sem um disco de acreção. Isso também acontece - se não houver estrelas na vizinhança a partir das quais você possa bombear gasolina. Ou seja, o buraco já os engoliu com segurança.
Por exemplo, o buraco negro no centro da galáxia Markarian 1018 absorveu toda a matéria ao seu redor e ficou sem gás por perto. Tais buracos astrofísicos chamado de fomeB. Husemann, T. Urrutia, G. R. Tremblay, M. Krumpe, J. Dexter, G. Busch, F. Combes, S. M. Croom, T. UMA. Davis, A. Eckart, R. E. McElroy, M. Perez-Torres, M. Powell, J. Scharwächter. O que está causando o retorno de Mrk 1018 às sombras após 30 anos? / Astronomia e Astrofísica. Pobres coisas.
Ou o buraco supermassivo de Sagitário A no centro de nossa Via Láctea - ele tem um disco extremamente pequeno e imperceptível 1. Buraco negro supermassivo de Sagitário A * / NASA
2. Eliot Quataert, Ramesh Narayan, Mark J. Reid. Qual é a taxa de acreção em Sagitário A *? / The Astrophysical Journal. É por isso que é tão difícil ficar de olho nela.
Em geral, é bem possível se aproximar do horizonte de eventos de um buraco negro sem colidir com fluxos de plasma quente.
Os problemas que o astronauta terá em seguida dependerão do tamanho do buraco negro.
Se uma pessoa cair sobre um objeto com uma massa de, digamos, cerca de uma massa solar (332.946 vezes a massa Da Terra), então é isso que acontece.
À medida que nos aproximamos desse interessante corpo celeste, a força da gravidade com a qual ele afeta uma pessoa também aumentará. A uma certa distância do buraco, verifica-se que a gravidade nas pernas será muitas vezes maior do que a gravidade na cabeça. Essa diferença é chamada de "força da maré".
Os resultados da influência desta força são descritos porNeil Tyson. Morte em um buraco negro e outros problemas cósmicos menores o físico Neil DeGrasse Tyson na morte em um buraco negro e outros problemas cósmicos menores.
Primeiro, as forças de maré do buraco negro vão rasgar o astronauta ao meio exatamente no meio do corpo (se, é claro, ele cair no buraco como um soldado, e não de lado). Então ele vai rasgar suas pernas e torso ao meio. Então novamente. E assim em uma progressão geométrica, até mesmo os átomos dos quais a vítima é feita se decomporem em partículas elementares. Então, todo esse fluxo de partículas estará além do horizonte de eventos.
A terra também cria uma força de maré em seu corpo, mas não o suficiente para separá-lo, então não se preocupe.
Isso é tudo. O fenômeno é jocosamente chamado de "espaguetificação". Normalmente, as forças de maré dos buracos negros espaguetizam estrelas, mas eles vão lidar com as pessoas.
No entanto, há uma ressalva.
Algo terrível vai acontecer, mas não saberemos exatamente o que
Forças de maré, como explicaNeil Tyson. Morte em um buraco negro e outros problemas cósmicos menores Neil Tyson, quanto maior o tamanho do objeto em comparação com a distância ao centro do buraco, mais aumento. Isso significa que um buraco negro de tamanho médio rasgará o astronauta em pedaços e se dividirá em átomos mesmo ao se aproximar.
Mas se o buraco negro for grande o suficiente e com um raio enorme, suas forças de maré começarão a esticar o viajante depois que ele cruzar o horizonte de eventos.
Ao mesmo tempo, provavelmente, uma pessoa pode até sobreviverfalaLeo Rodriguez. Um humano poderia entrar em um buraco negro para estudá-lo? / A conversa físico Leo Rodriguez, porque o horizonte de eventos não é uma barreira física, mas simplesmente a fronteira do efeito gravitacional de um buraco negro, no qual nem mesmo a luz pode escapar dele.
Antes da queda no horizonte, o viajante pode ter tempoEthan Siegel. O que você veria ao cair em um buraco negro? / Forbes veja como toda a luz das estrelas ao redor é distorcida e, em seguida, encolhe até um ponto atrás, que se torna primeiro vermelho, depois branco, depois azul. Isso se deve ao efeito da gravidade do buraco nos comprimentos de onda das ondas de luz que passam (isso é chamado de "deslocamento para o azul").
Visualização de queda em um buraco negro. Retrata com precisão a distorção do céu em torno dele, mas não leva em consideração a tonalidade azulada da imagem. Vídeo: SkitlerRemix / Youtube
Mas ninguém pode dizer exatamente o que acontecerá no horizonte. O problema é que também nos são familiares leis da física não funciona. Portanto, os cientistas só podem presumir o que acontece com a matéria no buraco negro.
Provavelmente, como ele pensaNeil Tyson. Morte em um buraco negro e outros problemas cósmicos menores Neil Tyson, espaguetifica uma pessoa com segurança, não apenas na frente do horizonte de eventos, mas atrás dele. Então, o que resta do viajante cairá em uma singularidade - uma região do espaço com densidade infinita no centro do buraco. Aqui.
Assim, estantes de livros e mensagens em código Morse do passado, enviadas para sua filha, como em "Interestelar", não vai.
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