From asteroids capable of destroying entire species, to gamma-ray bursts and supernovae that could exterminate life on Earth, outer space has no shortage of forces that could wreak havoc on our tiny planet. But there’s something in space that seems more terrifying than any of these – something that wipes out everything it comes near. Could the Earth be swallowed by a black hole?
От астероидов, способных истребить целые биологические виды, до гамма-всплесков и вспышек сверхновых, которые могут уничтожить жизнь на Земле, — в глубинах космоса никогда не иссякнут силы, способные вызвать серьёзные разрушения на нашей крохотной планете. Однако есть в космосе нечто такое, что внушает куда больший ужас, что уничтожает всё, к чему оно приближается.
A black hole is an object so dense that space and time around it are inescapably modified, warped into an infinite sink. Nothing, not even light, can move fast enough to escape a black hole’s gravitational pull once it passes a certain boundary, known as the event horizon. Thus, a black hole is like a cosmic vacuum cleaner with infinite capacity, gobbling up everything in its path, and letting nothing out.
Может ли Землю поглотить чёрная дыра? Чёрная дыра — это объект настолько плотный, что пространство и время вокруг него неизбежно меняются, искривляясь в виде бесконечной воронки. Ничто, даже свет, не сможет двигаться со скоростью, способной преодолеть силу гравитации чёрной дыры, если пересечёт определённую границу, которая называется горизонт событий. Чёрная дыра — это своеобразный космический пылесос неограниченной мощности,
To determine whether a black hole could swallow the Earth,
который захватывает всё на своём пути и ничего не выпускает назад.
we first have to figure out where they are. But since they don’t emit light, how’s that possible? Fortunately, we’re able to observe their effect on the space around them. When matter approaches a black hole, the immense gravitational field accelerates it to high speed. This emits an enormous amount of light. And for objects too far away to be sucked in, the massive gravitational force still affects their orbits. If we observe several stars orbiting around an apparently empty point, a black hole could be leading the dance. Similarly, light that passes close enough to an event horizon will be deflected in a phenomenon known as gravitational lensing.
Чтобы узнать, сможет ли чёрная дыра поглотить Землю, нам прежде всего необходимо выяснить, где находятся чёрные дыры. Но как это сделать, если чёрные дыры не излучают свет? Благо мы можем наблюдать воздействие дыр на пространство вокруг. Когда материя приближается к чёрной дыре, мощное гравитационное поле разгоняет её до сверхскорости. В результате высвобождается огромнейшее количество света. Гигантская гравитационная сила влияет и на орбиты тех небесных тел, которые находятся слишком далеко, а потому их невозможно поглотить. Если понаблюдать за звёздами, вращающимися вокруг казалось бы пустой точки, скорее всего, окажется, что балом там правит чёрная дыра. Точно так же при прохождении вблизи горизонта событий отклоняются лучи света —
Most of the black holes that we’ve found can be thought of as two main types. The smaller ones, called stellar mass black holes, have a mass up to 100 times larger than that of our sun. They’re formed when a massive star consumes all its nuclear fuel and its core collapses. We’ve observed several of these objects as close as 3000 light-years away, and there could be up to 100 million small black holes just in the Milky Way galaxy. So should we be worried? Probably not. Despite their large mass, stellar black holes only have a radius of around 300 kilometers or less, making the chances of a direct hit with us miniscule. Although because their gravitational fields can affect a planet from a large distance, they could be dangerous even without a direct collision. If a typical stellar-mass black hole were to pass in the region of Neptune, the orbit of the Earth would be considerably modified, with dire results.
этот эффект получил название гравитационное линзирование. Большинство известных нам чёрных дыр можно условно разделить на два типа. Менее крупные из них — это чёрные дыры звёздной массы. Их масса превышает массу Солнца в 100 или менее раз. Они формируются, когда у огромной звезды полностью выгорает термоядерное топливо и происходит коллапс ядра. Мы уже наблюдали несколько таких объектов на расстоянии 3 000 световых лет. А всего — только в галактике Млечный Путь — может насчитываться почти 100 миллионов малых чёрных дыр. Так стоит ли нам беспокоиться? Скорее всего, нет. Несмотря на их огромную массу, радиус чёрных дыр звёздной массы составляет менее 300 километров, и шанс столкновения с такой чёрной дырой минимален. Однако поскольку их гравитационные поля могут воздействовать на планеты на большом расстоянии, даже если мы избежим прямого столкновения, опасность они всё-таки представляют. Если бы такая чёрная дыра звёздной массы оказалась в районе Нептуна, орбита Земли существенно изменилась бы со всеми ужасающими последствиями.
Still, the combination of how small they are and how vast the galaxy is means that stellar black holes don’t give us much to worry about. But we still have to meet the second type: supermassive black holes. These have masses millions or billions times greater than that of our sun and have event horizons that could span billions of kilometers. These giants have grown to immense proportions by swallowing matter and merging with other black holes. Unlike their stellar cousins, supermassive black holes aren’t wandering through space. Instead, they lie at the center of galaxies, including our own. Our solar system is in a stable orbit around a supermassive black hole that resides at the center of the Milky Way, at a safe distance of 25,000 light-years. But that could change. If our galaxy collides with another, the Earth could be thrown towards the galactic center, close enough to the supermassive black hole to be eventually swallowed up. In fact, a collision with the Andromeda Galaxy is predicted to happen 4 billion years from now, which may not be great news for our home planet.
Однако с учётом небольших размеров чёрных дыр и масштабов нашей Галактики по-настоящему опасаться чёрных дыр звёздной массы нам не стоит. Но давайте познакомимся со вторым типом: сверхмассивными чёрными дырами. Их масса в миллионы, миллиарды раз превышает массу Солнца, а горизонты событий простираются на миллиарды километров. Эти гиганты обрели поистине необъятные размеры путём поглощения материи и слияния с другими чёрными дырами. В отличие от своих меньших собратьев, сверхмассивные чёрные дыры не блуждают по просторам космоса, а находятся в центре галактик, включая нашу. Наша Солнечная система имеет стабильную орбиту. Она вращается вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути на безопасном расстоянии в 25 000 световых лет. Но всё может измениться. Если Млечный Путь столкнётся с другой галактикой, Земля может переместиться к центру нашей Галактики, то есть достаточно близко к сверхмассивной чёрной дыре, которая в итоге может поглотить планету. Более того, уже предсказывают, что через 4 миллиарда лет наша Галактика столкнётся с галактикой Андромеды, а это, конечно, плохие новости для жителей нашей планеты.
But before we judge them too harshly, black holes aren’t simply agents of destruction. They played a crucial role in the formation of galaxies, the building blocks of our universe. Far from being shadowy characters in the cosmic play, black holes have fundamentally contributed in making the universe a bright and astonishing place.
Однако не будем судить о чёрных дырах слишком строго, ведь они являются не только источником разрушений. Чёрные дыры сыграли важнейшую роль в формировании галактик, из которых состоит наша Вселенная. Отнюдь не являясь только тёмными персонажами в космической пьесе, чёрные дыры во многом способствовали тому, чтобы наша Вселенная стала ярким и удивительным местом.