Спагетіфікація () (ефектом локшини) — значне розтягування предметів по вертикалі й стиснення по горизонталі (тобто, уподібнення до спагеті) у дуже сильному неоднорідному гравітаційному полі компактних астрофізичних об'єктів. Спагетіфікація зумовлена великими припливними силами. У граничних випадках (коли предмети перебувають біля чорних дір) деформація при подібному розтягуванні настільки сильна, що ніяке тіло не може зберегти свою структуру.
Стівен Хокінг, ілюструючи цей термін у книзі «Коротка історія часу», навів як приклад політ гіпотетичного космонавта , який, пролітаючи через горизонт подій чорної діри, «розтягується, як спагеті» гравітаційним градієнтом. Термін «спагетіфікація» з'явився до публікації книги Хокінга Наприклад, в , доповненні до документального фільму Бі-Бі-Сі The Key to the Universe . .
Простий приклад спагетіфікації
Чотири тіла (позначені на схемі зеленими крапками) рухаються в гравітаційному полі у напрямку до центру небесного тіла. Відповідно до закону зворотних квадратів, найближчий до небесного тіла об'єкт відчуває найбільше прискорення, і якщо уявити всі чотири тіла частинами одного великого предмета, то цей предмет буде деформуватися за рахунок припливних сил (витягуватися), а при деякій величині цих сил буде розірваний.
Приклади слабких і сильних припливних сил У разі однорідного протяжного кулястого тіла можна описати створене ним гравітаційне поле як поле точкового джерела, яке має таку саму масу, й розташоване в геометричному центрі протяжного тіла. У разі взаємодії двох тіл з різною масою це дає , де — гравітаційний параметр більш масивного тіла, l — довжина мотузки або стержня, m — маса більш масивного тіла, а r — відстань до масивного тіла.
У масивнішого тіла припливна сила досягає максимального значення поблизу його поверхні, і це максимальне значення залежить тільки від середньої густини масивного тіла (доти, доки розміри меншого тіло незначні в порівнянні з масивнішим). Наприклад, для тіла з масою 1 кг і довжиною 1 м, і масивного тіла з середньою густиною, рівною густині Землі, максимальне значення припливної сили становитиме лише 0,4 мікроНьютона.
У разі білого карлика, який має більшу густину, припливні сили набагато сильніші, і для малого тіла з тими ж параметрами на поверхні карлика досягнуть вже величини 0,24 Н. Ще більша припливна сила на поверхні нейтронної зорі: якщо тіло з попередніх прикладів падатиме на нейтронну зорю масою 2,1 , то воно зруйнується на відстані 190 км від центру (тоді як типовий радіус нейтронної зорі становить близько 12 км)Тіло довжиною 8 метрів і масою 8 кг зруйнується на вчетверо більшій відстані..
У разі наближення до сингулярності будь-яке тіло буде зруйноване припливними силами, оскільки їх величина зростає до нескінченності, і таким чином, об'єкт, що падає в чорну діру, розтягується в тонку смужку матерії. .
Всередині чи зовні горизонту подій Відстань, на якій припливні сили руйнують предмет, залежить від розміру чорної діри. Для надмасивних чорних дір, як, наприклад, розташованих у центрі Галактики, таке місце розташоване всередині їх горизонту подій, тому гіпотетичний космонавт може перетнути горизонт подій, не помічаючи ніяких деформацій. Для малих чорних дір, у яких радіус Шварцшильда набагато менший, припливні сили розірвуть космонавта ще до досягнення ним горизонту подій . Наприклад, для чорної діри масою 10 Мінімальна за розмірами чорна діра, яка може утворитися в результаті природних процесів на сучасному етапі існування Всесвіту, має масу, вдвічі більшу маси Сонця. радіус Шварцшильда становить близько 30 км. На відстані 1000 кілометрів від неї, припливна сила становитиме 325 Н, а тіла руйнуватимуться на відстані 320 км від неї. Для чорної діри з масою 10 тисяч сонячних мас дистанція руйнування становитиме 3200 км, тоді як радіус Шварцшильда — 30 000 км.
Див. також Межа Роша
Примітки
Джерела
Посилання
Neil DeGrasse Tyson: Death by Black Hole (clear explanation of the term)