Чёрные дыры часто представляют как космических "пожирателей", затягивающих всё в свою бездну. Однако самое страшное происходит задолго до пересечения горизонта событий. Вблизи сверхмассивной чёрной дыры, такой как Стрелец A, пространство искривлено настолько сильно, что привычные законы химии перестают работать. Материя распадается не только из-за приливных сил или нагрева, но и из-за фундаментального искажения самой геометрии реальности.

Граница, где известная нам химия перестаёт существовать

На расстоянии около ста миллионов километров от горизонта событий Стрельца A кривизна пространства достигает критических значений. Если бы мы попытались измерить отношение длины окружности к диаметру в этой области, оно уже не равнялось бы числу пи ≈ 3.14. Вместо этого мы получили бы другое значение.Чем ближе к горизонту событий мы бы приближались, тем сильнее искажалось бы пространство. Например на расстоянии 12.6 млн км от горизонта событий соотношение диаметра к длине окружности составляло бы уже 2.5, а не 3.14. Я не покушаюсь на число пи (это константа), но в искривленном пространстве выглядело бы так, что пи другое.

В таких условиях электронные орбитали атомов, обычно описываемые сферическими гармониками, искажаются. В результате электроны больше не удерживаются на своих местах, и атомы начинают распадаться.

Разрушение молекул и структуры вещества

Первыми жертвами становятся сложные молекулы. Вода, основа жизни, перестаёт быть стабильной. Угол между атомами водорода, обычно составляющий примерно 104.5 градуса, изменяется настолько, что вероятно молекула воды диссоциирует на кислород и водород. Белки, ДНК, липиды — любые сложные органические соединения — рассыпаются на составные части задолго до того, как гравитация разорвёт тело на части.

Но разрушение не останавливается на молекулах. Даже простые атомы не могут сохранить свою структуру. Электроны, лишённые стабильных орбит, либо покидают атомы, превращая их в ионы, либо начинают двигаться по хаотическим траекториям. В результате вещество, которое ещё недавно было частью живого организма, превращается в разреженную плазму из ядер и свободных электронов.

Конец атомарной структуры

Возможно, что на ещё меньших расстояниях от чёрной дыры искажение пространства затрагивает даже атомные ядра. Сильное взаимодействие, которое в нормальных условиях удерживает протоны и нейтроны вместе, ослабевает. Ядра распадаются, и материя переходит в состояние кварк-глюонной плазмы — первозданной формы вещества, которая существовала лишь в первые мгновения после Большого взрыва.

К моменту, когда остатки материи достигают горизонта событий, от исходной структуры не остаётся ничего. Ни молекулы, ни атомы, ни даже протоны — только элементарные частицы.

Заключение

Падение в чёрную дыру — это не просто "исчезновение за горизонтом". Это постепенная, необратимая деконструкция самой материи, вызванная искривлением пространства-времени. Химия, физика, даже ядерные силы — всё перестаёт работать так, как мы знаем. И самое пугающее, что этот процесс начинается задолго до того, как мы достигнем горизонта событий и гравитация разорвёт тело на части. Чёрная дыра не просто убивает — она стирает саму возможность существования сложных структур.

Если где-то во Вселенной существуют области с настолько сильной кривизной пространства, то там невозможна не только жизнь, но и сама стабильная материя в привычном нам виде.

Волна возникает потому, что гравитационные поля, следующие за объектом, не могут двигаться мгновенно. В случае, когда небесное тело неожиданно меняет свое расположение гравитационному полю требуется время, чтобы измениться и последовать за ним. А когда тело прыгает туда-сюда постоянно — появляется устойчивая гравитационная волна. Характерный пример —  пульсары, вращаясь с большой скоростью они создают сильную пространственную рябь в космосе.

Но проблема в том, что размеры гравитационных волн невероятно малы, особенно это касается относительно небольших тел. Например, электроны, вибрирующие в антенне, тоже создают гравитационные волны (в конце концов они тоже материя), но эти волны очень-очень слабые. 200 Ваттный радиопередатчик создает гравитационные волны, которые в квинтиллионы раз слабее изучаемых электромагнитных волн. Вот почему здесь на Земле можно обнаружить только самые большие и самые мощные астрономические события, такие как — быстро вращающиеся нейтронные звезды, сливающиеся черные дыры или взрыв сверхновой.

Как мы можем обнаружить гравитационные волны?

Наиболее серьезной попыткой обнаружить гравитационные волны стала Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория, или детектор LIGO, в Соединенных Штатах. Он состоит из двух объектов, разделенных расстоянием в 3000 км. Каждый детектор тщательно отслеживает любые гравитационные волны, проходящие в космосе.

Эти обсерватории используют триангуляцию для определения величины и направления волны. По крайней мере так планировалось с 2002 по 2010 год. Но в результате оказалось, что как бы ученые не вслушивались, они ничего не обнаруживали.

Но ученые так просто не сдались, немного подумав перестроили детекторное оборудование, повысив его чувствительность в 10 раз. И это сработало, в 2015 году уже появился первый результат.

Но на Земле очень сложно ловить гравитационные волны. Много помех. Поэтому ученые предложили установить приборы космического базирования, которые могли бы обеспечить большую чувствительность и увеличить шансы на обнаружение гравитационной волны.

Итак, хорошие новости! Предполагая, что физики и Эйнштейн правы, мы должны увидеть обнаружение гравитационной волны в ближайшие несколько десятилетий, завершая серию предсказаний о том, как безумно странно ведет себя наша Вселенная.

Оригинал статьи - https://bozon-higgs.ru/chto-takoe-gravitatsionnye-volny/

Действительно, у фотона нет массы, и, казалось бы, гравитация на него не должна действовать.

Тогда почему говорят, что свет не может покинуть черную дыру?

Дело в том, что массивные тела искривляют пространство-время.

А в искривленном пространстве свет может двигаться уже не по прямой, а по искривленной траектории, даже по замкнутой.

Этот эффект подтвержден экспериментально: например, свет от далеких звезд искривляется, когда проходит вблизи Солнца.

А вот около черной дыры пространство искривлено настолько сильно, что свет просто не может, грубо говоря, взобраться на слишком крутую стену искривленного пространства. Вот истинная причина черноты черных дыр.