Достаточно было бы сказать, что после того, как фотоны попадают за горизонт событий, они пропадают навсегда. Большего принятая физическая теория не знает. Но я полагаю, что будет интересно обсудить разные гипотезы. Ведь есть, например, излучение Хокинга, которое теоретически может быть связано с фотонами.

Давайте порассуждаем. Для начала отметим, что черные дыры бывают разными. Различают сверхмассивные чёрные дыры и чёрные дыры звёздной массы. Фотон будет реагировать по-разному.

Звездная черная дыра во много раз опаснее для объекта, чем сверхмассивная черная дыра, потому что звездная черная дыра сильнее искажает пространство-время. Сверхмассивные черные дыры известны из-за своих огромных размеров, но у них нет даже определенного горизонта событий. И вы, скорее всего, удивитесь, узнав, что их средняя плотность может быть даже меньше, чем плотность у воды.

Предположим, что фотон попадает в черную дыру звездного типа. Он оказывается за горизонтом событий. В данном контексте горизонт событий - это предел, после которого теоретическая скорость выхода из черной дыры будет немного больше скорости света. Следовательно, даже если свет войдет в чёрную дыру, он не сможет вырваться.

Если пространство-время было искривлено за пределами горизонта событий, то внутри горизонта оно искривляется еще больше, и эта кривизна растет экспоненциально.

Это приводит к значительным приливным силам, которые вызывают явление типа спагеттификации. Это означает, что если тело попадает в эту область, один конец тела будет испытывать большую гравитацию, чем другой, что приведет к разрыву этого тела.

В фотоне просто нечего спагеттировать. Получается, что кроме скорости выхода, фотон не испытывает никаких воздействий и так останется внутри чёрной дыры? Нет, есть кое-что ещё.

Фотоны испытывают непрерывное красное смещение при движении к сингулярности. Настолько сильное, что они, в конечном итоге, теряются в среде черной дыры. Это напоминает что-то типа растворения.

Некоторые высокоэнергетические фотоны, вошедшие в горизонт событий, будут свободно проваливаться в черную дыру (поскольку красное смещение, скажем так, затянется) и демонстрировать поведение, основанное на квантовой механике. Например, сталкиваться с другими фотонами, что приведёт к образованию электронов и позитронов.

На Земле во время таких экспериментов образующиеся электроны и позитроны аннигилируют практически мгновенно, но внутри черной дыры они могут не аннигилировать из-за сильной гравитации.

Но некоторая часть фотонов останется. Отбросим те, что растворились из-за изменения длины волны и превратились в новые частицы из-за столкновения. Теоретически они способны достигнуть горизонта Коши. Гравитационное притяжение и кривизна пространства-времени становятся там бесконечно сильными.

Квантовая механика предполагает, что это может привести к непредсказуемому взаимодействию, образуя экзотические состояния материи. Наше понимание того, что происходит за этой точкой, является чисто теоретическим и спекулятивным, поскольку стандартная физика здесь рушится. Общая теория относительности и квантовая механика больше не согласуются, и у нас нет единой теории для описания таких сред.

Во вращающихся черных дырах горизонт Коши может уступить место теоретической кольцевой сингулярности, где кривизна пространства-времени становится бесконечной. В этой области предполагается, что вся материя и энергия, включая фотоны, будут сжаты в бесконечно плотное кольцо. Этот процесс сотрет все идентифицируемые свойства фотона, фактически объединив его с массой черной дыры и способствуя росту черной дыры.

---

⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!