Når en genstand kommer ind i et sort hul, kan den ikke længere forlade den. Uanset hvor meget energi du har, kan du aldrig bevæge dig hurtigere end lysets hastighed og krydse begivenhedshorisonten indefra. Men hvad hvis du prøver at narre denne lille regel og kaste et lille objekt ind i begivenhedshorisonten og binde det til en mere massiv en, der kan forlade horisonten? Er det muligt at få noget ud af det sorte hul på en eller anden måde? Fysikens love er strenge, men de skal besvare spørgsmålet, er det muligt eller ej. Ethan Siegel fra Medium.com foreslår, at vi finder ud af det.
Et sort hul er ikke bare en supertæt og supermassiv singularitet, hvor rummet er buet så meget, at alt, hvad der kommer ind, ikke længere kan komme ud. Selvom det, vi normalt tænker på, er et sort hul - for at være nøjagtigt - et område af rummet omkring disse objekter, hvorfra ingen form for stof eller energi - og ikke engang selve lyset - kan undslippe. Dette er ikke så eksotisk som man måske tror. Hvis du tager solen som den er, og klemmer den i en radius på flere kilometer, får du næsten et sort hul. Og selvom vores sol ikke trues med en sådan overgang, er der stjerner i universet, der efterlader disse mystiske objekter.
De mest massive stjerner i universet - stjerner på tyve, fyrre, hundrede eller endda 260 solmasser - er de blåeste, hotteste og lyseste objekter. De udbrænder også nukleart brændsel i deres dybder hurtigere end andre stjerner: om en eller to millioner år i stedet for mange milliarder som solen. Når disse indre kerner løber tør for atombrændstof, bliver de gidsler for de mest magtfulde tyngdekræfter: så magtfulde, at de, i fravær af det utrolige pres af kernefusion, som de er imod, simpelthen kollapser. I bedste fald får kerner og elektroner så meget energi, at de smelter sammen til en masse neuroner, der er forbundet. Hvis denne kerne er mere massiv end et par soler, vil disse neutroner være tætte og massive nok til at kollapse i et sort hul.
Så husk, den mindste masse for et sort hul er flere solmasser. Sorte huller kan vokse fra meget større masser, smelte sammen, fortære stof og energi og sive ind i centrum af galakser. I midten af Mælkevejen blev der fundet et objekt, der er fire millioner gange solens masse. Individuelle stjerner kan identificeres i dens bane, men der udsendes ikke noget lys af nogen bølgelængde.
Andre galakser har endnu mere massive sorte huller, hvis masser er tusinder af gange større end vores egne, og der er ingen teoretisk øvre grænse for deres højde. Men der er to interessante egenskaber ved sorte huller, der kan føre os til svaret på det spørgsmål, der blev stillet helt i starten: er det muligt at trække noget "i snor"? Den første ejendom vedrører, hvad der sker med rummet, når det sorte hul vokser. Princippet om et sort hul er sådan, at ingen genstande kan flygte fra dens tyngdekraft i området omkring rummet, uanset hvor accelereret, selv bevægende med lysets hastighed. Grænsen mellem hvor et objekt kan forlade det sorte hul og hvor det ikke kan kaldes begivenhedshorisonten. Hvert sort hul har det.
Overraskende nok er rumets krumning meget mindre i begivenhedshorisonten nær de mest massive sorte huller og øges i mindre massive. Tænk over dette: Hvis du "stod" i begivenhedshorisonten med din højre fod på kanten og hovedet tilbage 1,6 meter fra singulariteten, ville kraft strække din krop - en proces kaldet "spaghettificering". Hvis dette sorte hul var det samme som i midten af vores galakse, ville trækkraften kun være 0,1% af tyngdekraften på jorden, mens hvis jorden selv blev til et sort hul, og du stod på den, ville trækkraften være 1020 gange jordens tyngdekraft.
Salgsfremmende video:
Hvis disse trækkræfter er små ved kanten af begivenhedshorisonten, vil de ikke være meget større inden for begivenhedshorisonten, hvilket betyder - i betragtning af de elektromagnetiske kræfter, der holder faste genstande sammen - måske kunne vi gøre vores ting: kaste objektet ind i begivenhedshorisonten og næsten øjeblikkeligt tage ud. Kan du gøre det her? For at forstå, lad os se på, hvad der sker lige ved grænsen mellem en neutronstjerne og et sort hul.
Forestil dig, at du har en ekstremt tæt neutronkugle, men en foton på overfladen kan stadig flygte ud i rummet og ikke nødvendigvis vende tilbage til en neutronstjerne. Lad os nu placere en anden neuron på overfladen. Pludselig kan kernen ikke længere modstå tyngdekraftskollaps. Men i stedet for at tænke på, hvad der sker på overfladen, lad os tænke på, hvad der sker indeni, hvor der dannes et sort hul. Forestil dig en enkelt neutron bestående af kvarker og gluoner, og forestil dig, hvordan gluoner har brug for at bevæge sig fra en kvark til en anden i en neutron for at udvekslingen af kræfter skal finde sted.
Nu er en af disse kvarker tættere på singulariteten i midten af det sorte hul, og den anden er længere væk. For at udvekslingen af kræfter skal finde sted - og for at neutronen skal være stabil - skal gluonet på et bestemt tidspunkt passere fra den nærmeste kvark til den fjerne. Men dette er umuligt selv ved lysets hastighed (og gluoner har ingen masse). Al nul geodesik eller stien til et objekt, der bevæger sig med lysets hastighed, vil føre til en enestående i midten af det sorte hul. Desuden vil de aldrig gå længere væk fra det sorte huls singularitet end på tidspunktet for udkastning. Dette er grunden til, at neutronen inde i det sorte huls begivenhedshorisont skal kollapse og blive en del af singulariteten i centrum.
Så lad os gå tilbage til seleeksemplet: du tog en lille masse, bundet den til et større fartøj; skibet er ude af begivenhedshorisonten og massen er nedsænket. Når en partikel krydser begivenhedshorisonten, kan den ikke forlade den igen - ikke en partikel, ikke engang lys. Men fotoner og gluoner forbliver de meget partikler, som vi har brug for for at udveksle kræfter mellem partikler, der er uden for begivenhedshorisonten, og de kan heller ikke gå nogen steder.
Dette betyder ikke nødvendigvis, at kablet går i stykker; snarere vil singulariteten trække på hele skibet. Selvfølgelig vil tidevandskræfter under visse betingelser ikke rive dig fra hinanden, men opnåelsen af singulariteten vil være uundgåelig. Den utrolige tyngdekraft og det faktum, at alle partikler af alle masser, energier og hastigheder ikke har andet valg end at rejse til singulariteten er det, der vil finde sted.
Derfor har de desværre endnu ikke fundet en vej ud af det sorte hul efter at have krydset begivenhedshorisonten. Du kan reducere tab og afskære det, der allerede er kommet inde, eller holde kontakten og drukne. Valget er op til dig.
Ilya Khel