Филип Плейт - Смерть с небес. Наука о конце света

Когда вы падаете в черную дыру вниз ногами, ваша голова будет находиться примерно на 180 см дальше от черной дыры, чем ноги (в зависимости от вашего роста, разумеется). Так как силы тяготения зависят от расстояния до центра, черная дыра будет притягивать ваши ноги сильнее, чем голову. На большом расстоянии эта разница в гравитационном воздействии на голову и на ноги невелика, но по мере приближения она будет увеличиваться.

Эта разница называется приливной силой [47] Строго говоря, это неправильный термин. Это не сила, а изменение силы. К несчастью, термин прижился, и именно так мы называем это явление. . На Землю действует приливная сила Луны: притяжение Луны тянет ту сторону Земли, которая находится ближе к ней, немного сильнее, чем обратную. От этого Земля под Луной выпячивается. Но, как это ни странно, поверхность Земли выпячивается с двух сторон: под Луной и с обратной, дальней стороны от Луны.

Это объясняется тем, что Луна притягивает сильнее центр Земли, чем ее противоположную сторону — центр Земли находится ближе к Луне. Поэтому, по сути, Луна оттягивает центр Земли от противоположной стороны; результат — «горб» на противоположной от Луны стороне Земли. Для объекта, на который действуют приливные силы, это подобно растяжению — как если бы вы взяли один конец резиновой ленты в одну руку, а второй конец в другую и развели руки в стороны.

Приливная сила подобна силе тяготения, но, если сила тяготения увеличивается обратно пропорционально квадрату расстояния, приливы становятся сильнее обратно пропорционально кубу . Уменьшите свое расстояние до объекта наполовину, и сила тяготения увеличится в четыре раза, а приливная сила увеличится в восемь раз. Приблизьтесь в десять раз, и сила тяготения увеличится в 100 раз, а приливы в 1000 раз.

Очевидно, это будет проблемой.

Скажем, вы астронавт, парите в скафандре над обычной черной дырой с массой, допустим, в пять раз больше массы Солнца, горизонт событий которой имел бы диаметр 29 км. Астрономы называют такие объекты черной дырой звездной массы , потому что ее масса примерно такая же, как у звезды [48] Кроме того, диаметр черной дыры пропорционален ее массе: удвоим массу, и диаметр черной дыры также удвоится. . Давайте также допустим, что вы находитесь очень далеко, на расстоянии примерно 16 000 км. Если вы начнете свое падение оттуда, даже если вы сначала стояли на месте, всего через пару секунд вы окажетесь на горизонте событий! На таком расстоянии невероятное притяжение дыры в 270 000 раз сильнее, чем притяжение Земли. Но что странно — вы бы этого не почувствовали. Так как вы находились бы в свободном падении и ничто не противодействовало бы гравитационному воздействию, вы бы ощущали невесомость, как парашютисты в падении несколько первых секунд затяжного прыжка или астронавты на орбите Земли.

На таком расстоянии приливная сила, обусловленная разницей в 180 см между вашей головой и ступнями, незаметна.

Через секунду или около того ваше падение ускорится. Последние 8000 км до горизонта событий вы промчитесь примерно за одну секунду. Если бы вы могли реагировать быстрее, соображать быстрее (поскольку жить вам осталось всего одну секунду, и мы хотим, чтобы вы понимали, какие ужасы происходят с вами), вы могли бы заметить странное ощущение, такое чувство, как будто бы вас растягивает в двух направлениях, одновременно к черной дыре и от нее, как если бы вы были канатом в игре на перетягивание каната. Общая сила, действующая на ваше тело, по-прежнему огромна, но приливы от черной дыры генерируют небольшое дополнительное усилие на ваши ступни, направленное к черной дыре, равное примерно четверти земного притяжения, и такое же усилие будет приложено к вашей голове, но в направлении от черной дыры. Если вы весите 72 кг, это ощущалось бы так, как будто к вашим ногам привязали 18-килограммовую гирю и такая же гиря тянула бы вашу голову вверх. Это неприятно, но не смертельно. Однако от этого у вас буквально волосы встанут дыбом. К несчастью, через долю секунды все изменится.

На расстоянии 2500 км ощущения гораздо сильнее. Как будто бы вас растягивает как конфету-тянучку — сила, действующая на ваши ступни и направленная вниз, теперь в десять раз больше силы тяготения Земли, 725 кг веса. И такая же сила тянет вашу голову вверх! Кровь приливает к вашей голове, и вы теряете сознание (то, что пилоты истребителей называют «красная пелена», в отличие от потемнения в глазах, когда кровь отливает от мозга). Это оказывается благом. На следующие несколько миллисекунд вам лучше бы отключиться.

Именно тогда начинаются настоящие неприятности. На расстоянии 800 км от черной дыры приливные силы, действующие в противоположных направлениях, разрывают вас с чудовищным усилием в 550 раз больше силы тяготения Земли, свыше 40 т веса. Человеческое тело не в состоянии выдерживать такие нагрузки. Мягкие ткани разрываются, а ваши голова и ступни лопаются от крови, заливающей их с силой в сотни ньютонов.

На расстоянии 80 км от черной дыры приливы превышают силу притяжения Земли больше чем в 700 000 раз. Это как будто бы вас подвесили над пропастью, привязав к ногам круизный лайнер. Ваши кости переламываются пополам, затем еще раз и еще раз, на крошечные кусочки.

Но погодите! Это еще не все: вас не просто растягивает в длину , вас еще сжимает . Ваш левый бок падает к центру черной дыры по слегка отличающейся траектории, чем та, к которой стремится правый бок. Оба пытаются упасть в центр дыры по прямой; поэтому на ваш правый бок действует сила, направленная влево, а на левый бок — направленная вправо. От этого вас сжимает, и эта сила тоже невероятно мощная, примерно такая же, как и сила растяжения. Вас растягивает и сжимает.

Вы — тюбик с зубной пастой в стальном кулаке черной дыры. Вы превращаетесь в тонкую «спагеттину» человеческой тянучки.

Когда ваши ступни — то, что когда-то было вашими ступнями, — находятся прямо над горизонтом событий черной дыры, в вас уже не узнать человека. Вас растянуло в невероятно тонкую линию, в километры длиной, как макаронную нить. Ученые называют этот процесс спагеттификацией [49] Да, я не шучу, хотя быстрый поиск не дал никаких упоминаний этого термина в профессиональных физических и астрономических журналах. .

И тут черная дыра, как будто бы оценив сравнение, засасывает вас, причмокивая.

Так что, видите, просто провалиться в черную дыру — это не единственный способ, которым она может убить вас. Само путешествие туда — это половина удовольствия.

Как мы обсуждали в главе 4, рождающаяся черная дыра может сеять разрушения невообразимых масштабов, выстреливая пучки излучения, прожигающие парные дыры в галактике. Пучки генерируются, когда материя коллапсирующей звезды образует аккреционный диск вокруг черной дыры и из него по спирали проваливается в дыру. Благодаря участвующим в этом процессе невероятным магнитным полям, вдоль оси вращения диска выстреливают пучки.