gov-civil-vilareal.ptHvordan ser et svart hull ut på nært hold?
>Hvordan ville et svart hull se ut hvis du var i nærheten av det?
Det er flere måter å svare på dette spørsmålet. En måte er: ingenting. Den er svart, så den vil ikke se ut som noe.
Dette kan være utilfredsstillende.
606 engelnummer
En annen måte er: det spiller ingen rolle, for om noen millisekunder er du uansett død.
Det er litt mørkt, og selv om det er sant, men også utilfredsstillende.
Hvis du er forsker, er svaret imidlertid mer komplisert. Vi trenger ikke å komme nær et svart hull for å finne ut hvordan det ser ut, så det er ikke nødvendig å trosse vår egen død. Og hvis vi mener at det sorte hullet aktivt spiser, for eksempel en stor gasssky, så kan vi finne ut hvordan det ser ut.
Du trenger mye matematikk og fysikk, inkludert relativistisk fysikk, strålingsoverføringsfysikk (i utgangspunktet hvordan ting lyser) og en god datamaskin for å kjøre gjennom de voldsomme beregningene, men det du får er noe så kult at hjernen og romtid-vridende fysikk verdt det.
Fordi det ser slik ut:
Et poeng: mange blir forvirret av å se noen lys fra et svart hull. Lys kan ikke unnslippe et svart hull hvis det kommer for nært, inne i hendelseshorisonten (eller fotonkulen, avhengig av omstendighetene). Men utenfor den avstanden er lyset gratis å reise bort ... men ikke uten å betale en pris. La oss finne ut hva det er.
En kommentert versjon av en svart hullsimulering forklarer de forskjellige delene av dette bisarre objektet. Kreditt: NASAs Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Tilbake til simmen, og fremdeles beveger seg utover, like utenfor fotonsfæren er en smal lysring, kalt fotonringen. Dette er lys fra akkresjonsdisken, der fotonene som ledet inn mot det sorte hullet blir bare utenfor fotonsfæregrensen, så de går i bane rundt det sorte hullet noen ganger før de kommer ut igjen. Det er et gap rundt det fordi fotoner som holder seg godt utenfor foton -sfæren bare fortsetter - veien deres er sterkt bøyd av det svarte hullets tyngdekraft, men ikke nok til å gå mot oss. Så vi ser ikke noe lys fra den regionen.
Utenfor fotonkulen ser vi lyset fra selve akkresjonsdisken ... men det er rot. Husk at det er en flat plate rundt det sorte hullet, som Saturns ringer. Men vi ser disken ved lyset den sender ut, og det har lystig helvete spilt på den ved det sorte hullet.
Lysbanen rundt et svart hull blir alvorlig forvrengt av tyngdekraften. I dette diagrammet er jorden til høyre, og lys fra materiale bak det sorte hullet blir bøyd mot oss og etterlater et hull der selve det sorte hullet er. Kreditt: Nicolle R. Fuller/NSF
hvorfor fortsetter jeg å drømme om min eks år senere
Foran det sorte hullet ser disken relativt (ha!) Normal ut. Det lyset går fra disken til oss, rett ut av det svarte hullets tyngdekraft, så det er ikke like forvrengt. Hvis du følger den til høyre, bøyer den imidlertid plutselig oppover og danner en bue over det sorte hullet. Det er baksiden av disken! Normalt ville du ikke se det, siden det er bak det sorte hullet. Men noe av lyset fra den delen av disken går rundt og over det sorte hullet, bøyd av den voldsomme tyngdekraften i en retning mot oss, slik at vi kan se det.
Det lyset i buen over det sorte hullet kommer fra oversiden av oppsamlingsplaten. Lys fra undersiden går også rundt det sorte hullet, men det er bøyd rundt bunnen av det sorte hullet, så vi ser også den delen av disken under det sorte hullet. Det ser ut som en mindre sirkel enn den øvre, men denne størrelsen og geometrien avhenger av vinkelen vi så fra. Formen på disse to buene avhenger av synsvinkelen, fordi måten lyset blir bøyd rundt det sorte hullet på, endrer måten vi ser det på når vi beveger oss opp eller ned i forhold til selve disken. Du kan se det som skjer i videoen når synsvinkelen endres.
Det er en ting til å merke seg. I denne simen kretser gassen i akkresjonsskiven rundt det sorte hullet fra venstre til høyre. Det er viktig! Kan du se hvordan disken til venstre ser lysere ut enn den gjør til høyre? Det er en reell effekt, kalt relativistisk stråling. Jeg har skrevet om det før :
Det er en effekt som kalles relativistisk stråling , forårsaket av materialets utrolig raske bevegelse når det går i bane rett utenfor det sorte hullet. Hvis du holder en lyspære foran deg, ekspanderer lyset i en kule, i alle retninger, men hvis den lyspæren beveger seg nær lysets hastighet, ser det ut til at lyset vi ser fra den stråler ut, som en lommelykt , rettet inn i retningen den beveger seg. Denne bisarre effekten betyr at et objekt på vei mot deg nær lysets hastighet ser lysere ut, fordi mer av lyset er fokusert mot deg, og noe som beveger seg bort, ser mørkere ut, fordi lyset er fokusert bort fra deg.
Gassen til venstre er på vei mot deg, så noe av lyset som ellers ville savne deg, stråler mot deg og får det til å se lysere ut. Gassen til venstre er på vei bort fra deg, så lyset stråler enda mer bort fra deg og demper den.
Hvis alt dette høres kjent ut, kan det være fordi du tenker på det aller første bildet av en foton sfære av et svart hull - i dette tilfellet den i midten av galaksen M 87, 55 millioner lysår unna, tatt av Event Horizon Telescope, en rekke radioteleskoper over planeten.
Det aller første bildet av 'skyggen' av et supermassivt svart hull. Dette viser området rundt et svart hull med en masse 6,5 milliarder ganger solens, som ligger 55 millioner lysår fra jorden i kjernen av galaksen M87. Kreditt: NSF
engel nummer 611
Uklar, men den viser de samme funksjonene! Følg med også, for snart ser vi flere og tydeligere bilder av disse objektene.
Så jeg tror på dette tidspunktet at det er OK å ta et øyeblikk og tenke, sorte hull er rare.
Men hei, det er naturen. Universet er ikke forpliktet til å adlyde vår sunne fornuft, så uvanlig og useriøst som det kan være. Men når du tar deg tid til å virkelig se på universet, observer det, finn mønstrene, matematikken bak disse mønstrene og fysikken som matematikk innebærer - den matematikken krav - da blir selv de merkeligste tingene i universet forståelige.
Det er hyggelig å tenke på, kanskje til og med trøstende, i de siste millisekundene før du forlater universet for alltid. God tur nedover!
