Mennyi az élet egy fekete lyuk belsejében?

3612

Tudományos-fantasztikus regények és filmek gyakori fordulata, hogy egy közel fénysebességgel mozgó űrhajó, esetleg éppen a hipertérből (akármi is legyen az) kilépő csillagközi jármű túlságosan közel kerül valamilyen veszélyes objektumhoz. Szerencsés esetben ez csak egy mezei csillag, s az űrhajó szuper védőburkolata megvédi az utazókat az óriási hőmérséklettől; izgalmasabb forgatókönyvek esetén egy éppen robbanó szupernóva vagy egyenesen egy fekete lyuk jelzi az út végét. Utóbbi helyzetbe kerültek számukra kínál némi vigaszt a University of Sydney két kutatójának (G. Lewis és J. Kwan) új eredménye, amely szerint bár egy adott határ átlépése után a vég elkerülhetetlen, ha elég nagy fekete lyukkal találkozunk, s jó stratégiát választunk, marad még némi időnk arra, hogy újra számba vegyük életünk legfontosabb mozzanatait.

Az elméleti határ, aminek átlépése után már nincs visszaút, a fekete lyuk ún. eseményhorizontja, vagy más néven Schwarzschild-sugara. Az ezen történő áthaladás után már elkerülhetetlen a téridő-szingularitással történő találkozás, s így a teljes megsemmisülés, mégpedig a szerencsétlen (vagy merész) űrutazó sajátidejében mérve mindenképpen véges idő alatt. Ha az űrutas közvetlenül az eseményhorizont előtt nyugalomban van, majd innen indulva lépi át azt, akkor az "időhúzásra" a legjobb stratégia a semmittevés, azaz az egyszerű szabadesés a szingularitás felé. Ezen kiindulási feltételek azonban valószínűleg a legritkább esetben fognak majd előállni, a fekete lyuk megközelítése általában távolabbról kezdődik majd. Az új eredmények szerint ilyen esetekben (de még mindig nyugalmi helyzetből indulva) a sima szabadesés csak a Schwarzschild-sugár eléréséig jó taktika, a fekete lyuk eseményhorizontja alatt más a hosszú élet titka.

Fantáziarajz egy fekete lyuk eseményhorizontjáról
(Forrás: Denver Musem of Nature and Science)

Mivel az eseményhorizont átlépése és a szingularitás elérése közötti maximális idő egy szabadon eső testre a fekete lyuk tömegével egyenesen arányos, ha az utazó egy csillag összeomlása után keletkezett fekete lyukba zuhan, a Schwarzschild-sugár átlépése után mindössze a másodperc töredéke marad számára, ha azonban sorsa egy nagyon nagy tömegű fekete lyukkal hozza össze, néhány órája is lehet hátra. Sajnos ez az idő semmiképpen nem telik majd kellemesen, ugyanis az óriási árapály-erők miatt az ún. spagetti-hatás mindenképpen fellép: a láb és a fej között olyan óriási a különbség a gravitációs tér erősségében, hogy ez a differencia valósággal megnyújtja az űrutazót, s három térbeli dimenzióját egyre akarja csökkenteni.

Mivel abból indultunk ki, hogy képzeletbeli hőseinknek olyan űrhajójuk van, ami képes a csillagok közötti tér átszelésére, a hajtómű segítségével minden bizonnyal jelentős energiákat képesek mozgósítani a zuhanás befolyásolására. Először próbálkozzanak tehát (Han Solo nyomán) a következővel: fordítsák űrhajójuk orrát a vonzócentrummal ellentétes irányba, s kapcsoljanak minden energiát a hajtóművekre, egészen addig, míg el nem érik a szingularitást. Ne felejtsék azonban el, hogy egy fekete lyuk belsejében vannak egy közel fénysebességre képes űrhajóban, így az Einstein-féle relativitáselmélet hatásaival is számolniuk kell. A fekete lyukak elméletéből eddig is ismert volt, hogy ez a stratégia éppen a vég bekövetkeztét sietteti, minél jobban igyekszik menekülni valaki egy fekete lyuk belsejében, annál gyorsabban zuhan a szingularitás felé. A szerzők szerint azonban van olyan gyorsításos stratégia, ami az előzőekkel ellentétben majdnem mindenki számára jelent némi pluszt, ennek lényege pedig az, hogy a hajtóműveket csak egy adott ideig kell bekapcsolni, majd azután szabadeséssel zuhanni a fekete lyuk centruma felé.

A kérdés ezután már csak az, hogy mennyi is a hajtóművek működtetésének optimális időtartama. Lewis és Kwan a viszonylag egyszerű számolást igénylő példájukban figyelembe veszik a fekete lyuk tömegét, az űrhajó hajtóműveinek teljesítményét, illetve azt, hogy a jármű milyen gyorsan haladt át az eseményhorizonton. Az itt természetesen nem részletezhető számításokból kiderül, hogy van egy maximális gyorsulás, amivel még sajátidőt lehet nyerni a sima szabadeséshez képest a lyuk belsejében, ezt a gyorsulás túllépve azonban ismét csökken a szingularitás eléréséig rendelkezésre álló idő.

Összefoglalva tehát a következő a helyes stratégia. Ha az utazó az eseményhorizontról nyugalomból indul, akkor ne csináljon semmit, csak zuhanjon szabadon. Ha azonban az eseményhorizont fölött lévő pontból indul el, de még mindig nyugalomból, akkor az eseményhorizontot átlépve az erre alkalmas rakétájával próbáljon kifele mutató gyorsulást produkálni, ezt viszont ne vigye túlzásba. Ha mindezt sikerül megcselekednie, akkor nyugodtan nyújtózkodhat egyet …

Forrás: Universe Today, arXiv:0705.1029v2

Hozzászólás

hozzászólás