Как черные дыры влияют на время?

Существует два способа думать о времени в отношении черных дыр . Один из них связан с тем, как долго живут эти объекты, а другой — с тем, как воспринимается время внутри них.

Давайте перейдем к первому. Когда мы думаем о черных дырах, мы представляем их вечными. Но, как ни странно, это не так. Согласно теории относительности Эйнштейна , черная дыра — это объект, расположенный в точке пространства-времени, где гравитация настолько сильна, что ничто не может ее покинуть. Даже свет. Все, что попадает туда или возникает там до появления черной дыры, остается там. У этих объектов есть область, которая действует как их граница, называемая горизонтом событий. Все, что пересекает эту границу, оказывается в ловушке навсегда. Это то, что мы понимаем под черной дырой согласно теории относительности.

Но если мы добавим квантовую механику, все изменится. Британский астрофизик Стивен Хокинг предположил, что черные дыры могут испускать очень слабую форму излучения, известную как излучение Хокинга. Это потому, что, согласно квантовой физике, пустое пространство на самом деле не пустое; пары частиц и античастиц постоянно создаются. Обычно, даже когда они создаются, они уничтожают друг друга, и ничего не происходит. Но если это происходит вблизи горизонта событий, одна частица может вырваться, будучи выброшенной из черной дыры, а другая может упасть в нее. Конечным результатом является то, что черная дыра теряет очень небольшое количество массы.

Со временем этот процесс заставляет черную дыру терять энергию, поскольку, согласно уравнению Эйнштейна (e = mc2), энергия и масса эквивалентны. В результате они в конечном итоге теряют свою массу, и черные дыры испаряются. Хотя это происходит крайне медленно. Например, в центре нашей галактики находится сверхмассивная черная дыра, масса которой примерно в миллион раз больше массы Солнца. Так что вы можете себе представить, сколько времени потребуется, чтобы она исчезла из-за тех небольших постоянных потерь излучения, о которых я говорил. Весь возраст Вселенной — это всего лишь часть времени, необходимого для ее испарения.

Некоторые теории предполагают, что микрочерные дыры могут образовываться в ускорителях частиц. Они будут невероятно маленькими и почти мгновенно испарятся. В результате они не представляют никакой опасности для человеческой жизни.

Что касается другого способа, которым время связано с черной дырой, то это то, как близость к одному из этих небесных объектов влияет на время. Как я уже упоминал, гравитационное притяжение вблизи черной дыры очень сильное, и это меняет то, как мы воспринимаем время и пространство. Если наблюдатель, который находится очень далеко от черной дыры, увидит, как что-то падает на него, приближаясь к горизонту событий, он увидит, что время идет медленнее. Как будто время застыло.

Напротив, если бы наблюдатель упал в черную дыру, он бы не заметил ничего странного, пересекая горизонт событий, предел, за которым нет возврата. Гравитация настолько сильна, что ничто, даже свет, не может вырваться. Как только этот порог будет преодолен, судьба неизбежна: согласно теории относительности Эйнштейна, человек окажется в сингулярности, точке, где известные законы физики перестают применяться.

Йетли Мариана Росас Гевара имеет докторскую степень по астрофизике и является научным сотрудником Международного физического центра Доностия (DIPC) .

Координация и написание: Виктория Торо .

Вопрос отправлен по электронной почте Хосе Мануэлем Девиатом Мансанаресом .

Nosotras Respondemos — это еженедельная научная консультация, спонсируемая программой L'Oréal-Unesco « For Women in Science » и Bristol Myers Squibb , которая отвечает на вопросы читателей о науке и технологиях. На эти вопросы отвечают ученые и технологи, члены AMIT (Ассоциация женщин-исследователей и технологов). Отправляйте свои вопросы по адресу [email protected] или через X #nosotrasrespondemos.

Советы в этой клинике носят общий характер и не заменяют врачебную консультацию. Если у вас есть вопросы по вашей конкретной проблеме, обратитесь к своему лечащему врачу.