Ce se întâmplă cu un obiect care cade într-o gaură neagră. Explicațiile oamenilor de știință

Găurile negre se numără printre cele mai studiate obiecte cosmice, deoarece gravitația lor este atât de puternică încât, dincolo de o anumită limită, nici lumina nu mai poate ajunge în exterior. Astronomii le-au identificat prin efectele pe care le produc asupra stelelor, gazelor și altor obiecte din apropiere.

Atunci când un corp se îndreaptă spre o gaură neagră, evoluția sa depinde de dimensiunea acesteia, de traiectoria pe care se deplasează și de distanța la care se apropie.

Un obiect nu este atras inevitabil într-o gaură neagră doar pentru că se află în vecinătatea ei. La distanțe suficient de mari, poate rămâne pe orbită, la fel cum planetele se deplasează în jurul stelelor.

Citește și: Suntem singuri în Univers? Ce arată cele mai recente descoperiri științifice despre viața extraterestră

Situația se schimbă dacă obiectul ajunge pe o traiectorie care îl conduce dincolo de orizontul evenimentelor, limita de la care întoarcerea spre exterior nu mai este posibilă.

Cum este distrus un obiect de gravitația unei găuri negre

Unul dintre fenomenele asociate apropierii de o gaură neagră este cunoscut sub numele de spaghetificare.

Acesta apare din cauza diferenței dintre intensitatea atracției gravitaționale exercitate asupra părților unui obiect. Partea aflată mai aproape de gaura neagră poate fi atrasă mai puternic decât partea îndepărtată.

Diferența produce forțe mareice care întind obiectul în direcția găurii negre și îl comprimă în direcțiile perpendiculare. Dacă aceste forțe depășesc rezistența materialului, corpul se poate deforma și fragmenta.

În cazul unei stele care trece suficient de aproape de o gaură neagră, forțele mareice îi pot distruge structura. O parte din materialul rezultat poate forma un disc de acreție, unde gazul se încălzește și emite radiații intense.

Astronomii numesc acest proces eveniment de distrugere mareică (tidal disruption event).

Nu toate obiectele sunt însă distruse înainte de a traversa orizontul evenimentelor.

În apropierea unei găuri negre de masă stelară, forțele mareice pot deveni fatale încă înainte de atingerea acestei limite. În schimb, la o gaură neagră supermasivă, cu milioane sau miliarde de mase solare, forțele mareice de la orizont pot fi mult mai reduse.

În anumite condiții, un obiect care cade liber într-o gaură neagră supermasivă ar putea traversa orizontul fără să fie distrus în acel moment. Totuși, pe măsură ce continuă spre interior, forțele mareice pot crește până la niveluri distructive.

Citește și: Ce se află dincolo de limitele Universului observabil. Ce spun oamenii de știință

Ce se întâmplă după traversarea orizontului evenimentelor

Orizontul evenimentelor reprezintă o frontieră fundamentală în descrierea găurilor negre. Potrivit relativității generale, după ce un obiect trece de această limită, nicio traiectorie viitoare permisă pentru materie sau lumină nu îl mai poate conduce în exterior.

Pentru un observator aflat la mare distanță, lumina emisă de obiectul care se apropie de orizont devine tot mai deplasată spre roșu și mai slabă. În descrierea idealizată, obiectul pare să se apropie tot mai lent de această frontieră, până când semnalul său nu mai poate fi detectat.

Din perspectiva obiectului aflat în cădere liberă, traversarea orizontului poate avea loc într-un interval finit de timp propriu, fără existența unei suprafețe solide care trebuie străpunsă.

După această trecere, obiectul nu mai poate transmite informații către observatorii exteriori.

Conform soluțiilor clasice ale relativității generale, materia care continuă să cadă în interior ajunge în cele din urmă într-o regiune unde teoria prezice o singularitate, adică un punct sau o structură în care anumite mărimi matematice devin infinite.

Fizicienii nu consideră însă că această predicție oferă o descriere completă a realității. Singularitatea indică limitele aplicabilității teoriei clasice, iar înțelegerea condițiilor extreme din interior ar necesita o teorie verificată a gravitației cuantice.

O altă întrebare privește informația conținută de materia care intră într-o gaură neagră. În fizica cuantică, evoluția informației este supusă unor reguli care par dificil de reconciliat cu descrierea clasică a găurilor negre.

Această problemă este cunoscută drept paradoxul informației găurilor negre și rămâne un domeniu activ de cercetare.

NASA explică faptul că materia și energia care traversează orizontul evenimentelor contribuie la masa găurii negre. Totuși, soarta exactă a materiei în condițiile extreme din interior nu este cunoscută.

Citește și: De ce există Universul? O particulă misterioasă ar putea explica ce s-a întâmplat după Big Bang

NASA a simulat căderea într-o gaură neagră supermasivă

În mai 2024, NASA a publicat o simulare realizată cu ajutorul unui supercomputer, care urmărește perspectiva unei camere virtuale ce se apropie și traversează orizontul evenimentelor unei găuri negre cu masa de 4,3 milioane de ori mai mare decât cea a Soarelui. Simularea ilustrează deformarea imaginilor din jur, modificările aparente ale timpului și efectele gravitaționale întâlnite pe traiectorie.

Potrivit NASA, găurile negre cu masă stelară pot distruge obiectele care se apropie înainte ca acestea să traverseze orizontul evenimentelor. În cazul găurilor negre supermasive, diferențele de atracție gravitațională pot fi mai mici la această frontieră, astfel încât distrugerea poate avea loc abia după traversarea ei.