4.7 Як енергія виходить назовні: пори на «шкірі», аксіальні перфорації та стрічкоподібне зниження критичності на краю

Головна ／ Розділ 4: Чорні діри

Енергія не прориває абсолютну заборону. Вона виходить тому, що «критична смуга» локально зсувається. Коли на невеликій ділянці «мінімальна вимога для виходу назовні» стає нижчою за «локально дозволену швидкість поширення», зовнішня критична поверхня тимчасово відступає саме там. Уся витікання підкоряється місцевій межі; нічого її не перевищує.

Отже, область біля горизонту подій працює як активна брама, а не як нерухома стіна. Те, що здається «витоком», — короткочасне переналаштування натягнутої «шкіри»: малі вікна відкриваються, з’єднуються або розростаються в смуги й знову зачиняються. У цьому розділі пояснено, чому з’являються такі отвори, і як три повторювані шляхи — точкові пори, перфорації вздовж осі обертання та стрічкоподібне зниження критичності на краю — ділять навантаження, почергово домінують і лишають різні спостережні сліди.

I. Чому критична поверхня отримує «пори» й «жолоби»: динамічна критичність і неминуча шорсткість

Зона біля горизонту — не ідеально гладка математична площина, а шкіра реальної товщини, що несе напруження. Три тривалі процеси постійно її переписують:

• Витягування та повернення філаментів у навколишньому «морі філаментів» змінює локальну мікроструктуру, тим самим підвищуючи або знижуючи стелю дозволеної швидкості поширення.
• Зсув (shear), реконекція та каскади переукладають найгладші вихідні траєкторії, зменшуючи або збільшуючи мінімальну вимогу для виходу.
• Ядерні імпульси та зовнішні збурення впорскують енергію й імпульс у перехідний шар, переводячи окремі ділянки у стан «легшого відступу».

У результаті зовнішня критична поверхня зморщується в просторі й часі. Там, де на мить виникає перетин — трохи більше дозволу й трохи менше вимоги — пору «підсвічує». Коли такі пори повторюються й з’єднуються вздовж одного напряму, формується безперервна перфорація або смуга зниження критичності.

II. Як працюють три шляхи виходу

1. Проминальні пори: локальні, короткоживучі, м’який, але стійкий витік

Причини:

• Закриття: Невеликий витік зменшує місцеві напруження або зсув; коли геометрія відновлюється, криві розходяться, і пора самозачиняється.
• Відкриття брами: Дві криві на мить перетинаються; критична поверхня відступає на цій латці.
• Запуск: Імпульс напруження з ядра або вхідний хвильовий пакет поглинається перехідним шаром і тонко підлаштовує локальні напруження та геометрію; «крива дозволу» трохи підіймається, а «крива вимоги» трохи опускається.

Властивості:

• Зворотний зв’язок: Витік підточує власні умови запуску; явище обмежує себе — «повільний витік».
• Тип потоку: М’яка, широка флукс-складова; помірна інтенсивність, але гарна стабільність; слабка схильність до самоосциляцій.
• Масштаб і тривалість: Мала апертура, короткий вік; вікна від мікромасштабу до субкільцевого.

Коли типово:

• Високий фоновий шум ядра без стійкої спрямованої геометричної упередженості.
• Перехідний шар товстий і податливий; або зовнішній драйв частий, але малоамплітудний.

Спостережні сліди:

• Багатовісники: Не очікується кореляцій з нейтрино або ультрависокоенергетичними космічними променями.
• Спектр і динаміка: Посилюється м’яка «товста» компонента; найпомітніше в інфрачервоному, субмм і м’яких рентгенах; немає нових вузлів струменя чи явного прискорення.
• Час: Після дедисперсії між діапазонами видно невелику спільну сходинку, за якою йде слабка, повільна «ехо-обгортка» — радше піднята база, ніж гострий пік.
• Поляризація: Частка поляризації трохи спадає у яскравому секторі; кут положення й далі плавно обертається; різкі перевороти рідкісні.
• Зображення: Основне кільце м’яко світлішає локально чи загалом; ширина кільця трохи зростає у відповідному азимуті; іноді слабке внутрішнє кільце тимчасово різкішає.

Примітка узгодженості:

• Квантове тунелювання: Пори біля горизонту й квантове тунелювання мають спільну базову механіку; див. §6.6.

2. Аксіальні перфорації: жорсткий, прямий транспорт уздовж осі обертання

Причини:

• Ефект хвилеводу: Канал спрямовує аксіальні збурення та пригнічує бічне розсіяння; ефективно підвищує аксіальний дозвіл і ще знижує вимогу.
• Зв’язність: Пори, що часто підсвічуються вздовж осі, легше з’єднуються у стрункий безперервний канал із малою імпедансою.
• Вбудована упередженість: Обертання впорядковує напруження й зсув біля ядра в аксіальну структуру, де «вимога на вихід» стійко нижча, ніж в інших напрямках.

Властивості:

• Вузьке горло: Найвужчий перетин визначає стелю флуксу; «задушення» там обмежує загальну потужність.
• Поріг утримання: Сформувавшись, канал самопідтримується; важко згасає, якщо тільки живлення не слабшає або сильний зсув не розриває його.
• Тип потоку: Домінує «жорстка» складова; перенос прямий, добре колімований, зі сталою вантажопідіймальністю.

Коли типово:

• Живлення, вирівняне з віссю, підсилює тривкість.
• Помітне обертання та довговічний аксіальний порядок біля ядра.

Спостережні сліди:

• Багатовісники: Статистичні зв’язки по окремих випадках із високоенергетичними нейтрино; кінці струменів і «гарячі плями» — правдоподібні прискорювачі ультрависокоенергетичних космічних променів.
• Спектр і динаміка: Нетепловий степеневий закон від радіо до гамма з акцентом на високоенергетичній частині; видно рух вузлів, core shift і зони (де)прискорення.
• Час: Швидкі «жорсткі» спалахи від хвилин до днів; міждіапазонні зміни майже синхронні або трохи ранніші на високих енергіях; малі квазіперіодичні сходинки мігрують назовні разом із вузлами.
• Поляризація: Висока поляризація; кут положення стабільний сегментами вздовж струменя; поширені поперечні градієнти обертання Фарадея; поляризація біля ядра в фазі з яскравим сектором кільця.
• Зображення: Прямий, щільно колімований струмінь; яскравіше ядро; вузли зміщуються назовні, інколи з уявною надсвітловою швидкістю; протиструмінь слабкий або невидимий.

3. Стрічкоподібне зниження критичності на краю: дотичне й похиле, широке розповсюдження та повторна обробка

Причини:

• Перерозподіл енергії: Енергія мігрує боком і назовні вздовж смуг; повторне розсіяння й нагрів полегшують широкомасштабну повторну обробку.
• Смугова зв’язність: Коли сусідні смуги з малою імпедансою підтягуються в одну лінію, з’являються коридори зниженого порога вздовж дотичної або під кутом.
• Вирівнювання зсуву: Перехідний шар розтягує дрібні зморшки у смуги; між ними виникає «шахівниця» з меншою імпедансою.

Властивості:

• Пластичність: Чутливіше до зовнішнього драйву; стійкі геометричні упередження легко «записуються».
• Ритм: Довші маршрути та більше розсіяння дають повільний підйом і довге післясвітіння.
• Тип потоку: Середня швидкість, «товстий» спектр, широке покриття; домінують повторна обробка та потоки типу «вітру диска».

Коли типово:

• Після сильних подій, коли смуги видовжуються, а просторова когерентність зростає.
• Товстий перехідний шар із великою довжиною вирівнювання зсуву.

Спостережні сліди:

• Багатовісники: Домінують електромагнітні докази; у галактичних масштабах видно сліди зворотного зв’язку від нагрівання й вивільнення газу.
• Спектр і динаміка: Посилюються повторна обробка та відбиття; вирізняються рентгенівське відбиття та залізні лінії; вітри диска й витоки показують синєзсунутих поглинань і надшвидкі компоненти; у ІЧ і субмм яскравішають теплий газ і гарячий пил, «потовщуючи» спектр.
• Час: Повільний підйом і спад від годин до місяців; міждіапазонні затримки, що залежать від кольору; після сильних подій смугова активність триває довше.
• Поляризація: Помірна поляризація; кут положення змінюється сегментами в межах смуги; смугові перевороти часто поруч із підсвіченням краю; багаторазове розсіяння деполяризує.
• Зображення: Смугове підсвічення краю кільця; ширококутні витоки та туманне розширення в площині диска; форми радше «грубші», ніж тонкі та прямі; можлива дифузна сяйність або гало біля ядра.

III. Хто підпалює і хто живить: тригери та джерела навантаження

• Внутрішні тригери:
  Зсувні імпульси ядра втискають напруження у перехідний шар і підіймають криву дозволу; лавини дрібних реконекцій згладжують геометрію й знижують криву вимоги; короткоживучі клубки структур викидають широкосмугові хвильові пакети, піднімаючи шумову підлогу та ймовірність займання.
• Зовнішні тригери:
  Вхідні хвильові пакети — високоенергетичні фотони, космічні промені та плазма — поглинаються й розсіюються в перехідному шарі, локально підтягуючи напруження або «поліруючи» шлях; падаючі грудки речовини зіштовхуються та тимчасово перевпорядковують зсув і кривину, відкриваючи чіткіші вікна відступу.
• Розподіл навантаження:
  Ядро дає безперервний базовий потік і переривчасті імпульси; оточення додає раптові підсилення й геометричне «полірування». Їхня суперпозиція визначає, яка траса загориться першою і який флукс вона витримає.

IV. Правила розподілу та динамічні перемикання

• Алокація:
  Найбільшу частку отримує шлях із найменшим «опором». Тут «опір» — це інтеграл уздовж траси від (вимога − дозвіл). Те, що має найменше значення в дану мить, притягує найбільший флукс. Далі — негативний зворотний зв’язок і насичення: пори зачиняються, коли потік розвантажує напруження; перфорації «відгодовуються» до ліміту найвужчого горла; смугові коридори нагріваються, товщають і сповільнюються.
• Типові перемикання:
  Рої пор зливаються у перфорацію, коли вони часто підсвічуються в подібних місцях, а зсув зближує відстані. Перфорації віддають першість смугам, коли аксіальне горло рветься або змінюється живлення, тож потік обирає дотичні/похилі траси й виникає широке повторне опрацювання. Смуги повертаються до роїв пор, коли ламаються на «острови» і геометрична неперервність слабшає.
• Пам’ять і пороги:
  Системи з довгою пам’яттю перемикаються з гістерезисом і демонструють фазові «уподобання». Пороги спільно визначаються живленням, зсувом і обертанням. За повільної зміни середовища розподіл дрейфує плавно; за різкої — відбуваються швидкі перекидання.

V. Граничні умови та самузгодженість

• Усі витоки походять від рухомої критичності, а не від порушення абсолютної заборони. Місцеве напруження встановлює ліміт швидкості, і жодна траса його не перевищує.
• Три шляхи — не окремі «пристрої», а режими роботи тієї самої шкіри за різних орієнтацій і навантажень.

VI. Швидкий порадник на одну сторінку: зістав спостереження з механізмом

• Легке підсвічення кільця в спільному вікні, невелике падіння поляризації, підйом м’якої спектральної компоненти й відсутність нових вузлів струменя → найімовірніша проминальна пора.
• Прямий, добре колімований струмінь; швидка «жорстка» варіабельність; висока поляризація; рухомі вузли; інколи випадки з нейтрино → домінує аксіальна перфорація.
• Стрічкоподібне підсвічення краю; ширококутний витік; повільні часові шкали з сильним відбиттям і синьозсунутою абсорбцією; «товстий» ІЧ-спектр → найкраще пасує стрічкоподібне зниження критичності на краю.

VII. Підсумовуючи

Зовнішня критична поверхня «дихає», а перехідний шар «самоналаштовується». Обмін філаментів змінює матеріал; зсув і реконекція переписують геометрію; внутрішні та зовнішні події запалюють браму. Енергія виходить трьома звичними режимами: точкові пори, осьово орієнтовані перфорації та стрічкоподібне зниження критичності на краю. Те, що сяє яскравіше, стабільніше або довше, залежить від того, яка траса має в цю мить найменший «опір», — і від того, наскільки сам флукс зворотно «переформатовує» цю трасу. Це локальна механіка брам у межах дозволеного — саме так виконується реальна робота поблизу горизонту подій.