จะเกิดอะไรขึ้นถ้าโลกตกลงไปในหลุมดำ?

บทความนี้เขียนโดยKevin Pimbbletจากมหาวิทยาลัยฮัลล์และได้รับการเผยแพร่ครั้งแรกโดยบทสนทนา-

รูดำเป็นแหล่งที่มาของความตื่นเต้นและการวางอุบายมานานแล้ว และความสนใจเกี่ยวกับรูดำตอนนี้จะเติบโตอย่างแน่นอนคลื่นแรงโน้มถ่วง ได้รับการค้นพบ- คำถามมากมายที่ฉันถูกถามว่า 'จริง'นิยายวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับหลุมดำอาจเป็นและไม่ว่ารูหนอนเช่นผู้ให้ความสำคัญในสตาร์เกตเป็นของจริงหรือไม่

แม้ว่ารายการหนึ่งที่เกือบจะมั่นใจได้ว่าจะเกิดขึ้นเป็นวิธีที่น่าสยดสยองส่วนใหญ่ที่หลุมดำอาจส่งผลกระทบต่อมนุษย์และโลกในทางทฤษฎี มีสามคุณสมบัติของกหลุมดำนั่นคือ (โดยหลักการ) ที่วัดได้: มวลการหมุน (หรือโมเมนตัมเชิงมุม) และประจุอิเล็กทรอนิกส์โดยรวมของพวกเขา

อันที่จริงสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงสามพารามิเตอร์ที่ผู้สังเกตการณ์ภายนอกสามารถรู้ได้ตั้งแต่ข้อมูลอื่น ๆ ทั้งหมดเกี่ยวกับสิ่งใดก็ตามที่เข้ามาในการสร้างหลุมดำจะหายไป สิ่งนี้เรียกว่า 'ไม่มีทฤษฎีบทผม- ใส่ง่ายๆ: ไม่ว่าวัตถุที่มีขนดกหรือซับซ้อนจะใส่เข้าไปในหลุมดำมันจะลดลง (หรือโกน) ไปยังมวลประจุและการหมุน

ของพารามิเตอร์เหล่านี้มวลเป็นเนื้อหาที่สำคัญที่สุด คำจำกัดความของหลุมดำคือมันมีมวลเข้มข้นในปริมาณที่เล็ก ๆ น้อย ๆ ที่หายไป - 'เอกพจน์' และมันก็เป็นมวลของหลุมดำ - และแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่ที่มวลของมันสร้างขึ้น - ซึ่งทำ 'ความเสียหาย' กับวัตถุใกล้เคียง

สปาเก็ตตี้อวกาศ

หนึ่งในเอฟเฟกต์ที่รู้จักกันดีของหลุมดำใกล้เคียงมีชื่อจินตนาการของ 'สปาเก็ตต์- โดยสังเขปถ้าคุณหลงทางใกล้กับหลุมดำมากเกินไปคุณจะยืดออกเช่นเดียวกับสปาเก็ตตี้

ผลกระทบนี้เกิดจากการไล่ระดับความโน้มถ่วงทั่วร่างกายของคุณ ลองนึกภาพว่าคุณเป็นเท้าหัวก่อนไปยังหลุมดำ เนื่องจากเท้าของคุณอยู่ใกล้กับหลุมดำพวกเขาจะรู้สึกถึงแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งกว่าที่ศีรษะของคุณ ยิ่งไปกว่านั้นแขนของคุณโดยอาศัยความจริงที่ว่าพวกเขาไม่ได้อยู่ตรงกลางร่างกายของคุณจะถูกดึงดูดในทิศทางที่แตกต่างกันเล็กน้อย (เวกเตอร์) มากกว่าหัวของคุณ

สิ่งนี้จะทำให้ส่วนหนึ่งของร่างกายไปทางขอบที่จะนำเข้าด้านใน ผลสุทธิไม่เพียง แต่เป็นการยืดตัวของร่างกายโดยรวม แต่ยังทำให้ผอมบาง (หรือการบีบอัด) อยู่ตรงกลาง ดังนั้นร่างกายของคุณหรือวัตถุอื่น ๆ เช่นโลกจะเริ่มคล้ายกับสปาเก็ตตี้นานก่อนที่มันจะกระทบกึ่งกลางของหลุมดำ

จุดที่แน่นอนที่กองกำลังเหล่านี้กลายเป็นมากเกินไปที่จะแบกรับจะขึ้นอยู่กับมวลของหลุมดำ สำหรับหลุมดำ 'ธรรมดา' ที่ผลิตโดยการล่มสลายของดาวมวลสูงนี่อาจห่างจากหลายร้อยกิโลเมตรจากขอบฟ้าเหตุการณ์- ประเด็นที่นอกเหนือจากที่ไม่มีข้อมูลใดสามารถหลบหนีหลุมดำได้

แต่สำหรับหลุมดำมวลมหาศาลเช่นความคิดที่จะอาศัยอยู่ที่ศูนย์กลางของกาแลคซีของเราวัตถุสามารถจมลงใต้ขอบฟ้าเหตุการณ์ก่อนที่จะกลายเป็นสปาเก็ตตี้ในระยะไกลหลายหมื่นกิโลเมตรจากศูนย์กลางของมัน สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ห่างไกลนอกขอบเขตเหตุการณ์ของหลุมดำมันจะปรากฏว่าเราช้าลงอย่างต่อเนื่องและจากนั้นก็จางหายไปเมื่อเวลาผ่านไป

ข่าวร้ายสำหรับโลก

จะเกิดอะไรขึ้นสมมุติถ้าหลุมดำปรากฏออกมาจากที่ใดที่อยู่ติดกับโลก? เอฟเฟกต์ความโน้มถ่วงแบบเดียวกันที่ผลิตสปาเก็ตต์จะเริ่มมีผลที่นี่ ขอบของโลกที่อยู่ใกล้กับหลุมดำมากที่สุดจะรู้สึกถึงแรงที่แข็งแกร่งกว่าด้านไกล ดังนั้นการลงโทษของโลกทั้งใบจะอยู่ในมือ เราจะถูกดึงออกจากกัน

อย่างเท่าเทียมกันเราอาจไม่ได้สังเกตเห็นว่าหลุมดำมวลมหาศาลอย่างแท้จริงกลืนกินเราต่ำกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ของมันเพราะทุกอย่างจะปรากฏขึ้นอย่างที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นอย่างน้อยก็ในช่วงเวลาเล็ก ๆ น้อย ๆ ในกรณีนี้อาจเป็นเวลาก่อนที่ภัยพิบัติจะเกิดขึ้น แต่อย่านอนหลับมากเกินไปเราต้องโชคร้ายที่จะ 'ตี' หลุมดำในตอนแรก - และเราอาจอยู่บนโฮโลแกรมหลังจากกระทืบต่อไป

นึกถึงรังสี

ที่น่าสนใจคือหลุมดำไม่จำเป็นต้องเป็นสีดำ Quasars - วัตถุที่อยู่ในใจของกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลที่ขับเคลื่อนด้วยหลุมดำ - มีความสว่างอย่างยิ่งพวกเขาสามารถมองเห็นกาแล็กซี่โฮสต์ที่เหลือได้อย่างง่ายดาย- การแผ่รังสีดังกล่าวถูกสร้างขึ้นเมื่อหลุมดำกำลังฉลองวัสดุใหม่ เพื่อความชัดเจน: วัสดุนี้ยังคงอยู่นอกขอบฟ้าเหตุการณ์ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรายังสามารถเห็นมันได้

ด้านล่างขอบฟ้าเหตุการณ์คือที่ที่ไม่มีอะไรแม้แต่แสงก็สามารถหลบหนีได้ เมื่อทุกเรื่องกองขึ้นจากงานเลี้ยงมันจะเรืองแสง มันเป็นแสงที่เห็นได้เมื่อผู้สังเกตการณ์ดูควาซาร์

แต่นี่เป็นปัญหาสำหรับทุกสิ่งที่โคจร (หรือใกล้) หลุมดำเพราะมันร้อนมากแน่นอน นานก่อนที่เราจะได้รับสปาเก็ตต์พลังที่แท้จริงของรังสีนี้จะทอดเรา

ชีวิตรอบ ๆ หลุมดำ

สำหรับผู้ที่ดูภาพยนตร์ของ Christopher Nolanดวงดาวโอกาสของดาวเคราะห์ที่โคจรรอบหลุมดำอาจเป็นสิ่งที่น่าดึงดูด เพื่อให้ชีวิตเจริญเติบโตจะต้องมีแหล่งพลังงานหรือความแตกต่างของอุณหภูมิ และหลุมดำสามารถเป็นแหล่งที่มานั้นได้-

แม้ว่าจะมีการจับ หลุมดำต้องหยุดการเลี้ยงวัสดุใด ๆ - หรือจะปล่อยรังสีมากเกินไปเพื่อสนับสนุนชีวิตในโลกใกล้เคียง

ชีวิตจะมีลักษณะอย่างไรในโลกนี้ (สมมติว่ามันไม่ใกล้เกินไปที่จะได้รับสปาเก็ตต์แน่นอน) เป็นอีกเรื่องหนึ่ง ปริมาณพลังงานที่ได้รับจากโลกอาจจะเล็กเมื่อเทียบกับสิ่งที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์

และสภาพแวดล้อมโดยรวมของโลกดังกล่าวอาจเป็น bizzare เท่ากัน อันที่จริงในการสร้างดวงดาว-Kip Thorne ได้รับการปรึกษาเพื่อให้แน่ใจว่าความถูกต้องของการพรรณนาถึงหลุมดำที่โดดเด่น- ปัจจัยเหล่านี้ไม่ได้ขัดขวางชีวิตมันทำให้มันเป็นโอกาสที่ยากลำบากและยากมากที่จะทำนายว่ารูปแบบใดที่อาจเกิดขึ้นได้

Kevin Pimbbletอาจารย์อาวุโสด้านฟิสิกส์มหาวิทยาลัยฮัลล์

บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยบทสนทนา- อ่านบทความต้นฉบับ-