gov-civil-vilareal.ptΠώς μοιάζει μια μαύρη τρύπα από κοντά;
>Πώς θα ήταν μια μαύρη τρύπα αν ήσουν από κοντά;
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να απαντήσετε σε αυτήν την ερώτηση. Ένας τρόπος είναι: τίποτα. Είναι μαύρο, οπότε δεν θα μοιάζει με τίποτα.
Αυτό μπορεί να μην είναι ικανοποιητικό.
Ένας άλλος τρόπος είναι: δεν έχει σημασία, γιατί σε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου θα είσαι ούτως ή άλλως νεκρός.
Αυτό είναι λίγο σκοτεινό, και αν και αληθινό, επίσης μη ικανοποιητικό.
Αν είστε επιστήμονας, όμως, η απάντηση είναι πιο περίπλοκη. Δεν χρειάζεται να πλησιάσουμε μια μαύρη τρύπα για να καταλάβουμε πώς μοιάζει, οπότε το να αψηφούμε τον θάνατό μας δεν είναι απαραίτητο. Και αν υποθέσουμε ότι η μαύρη τρύπα τρώει ενεργά, ας πούμε, ένα μεγάλο σύννεφο αερίου, τότε μπορούμε να καταλάβουμε πώς μοιάζει.
πνευματικός αριθμός 111
Χρειάζεστε πολλά μαθηματικά και φυσική, συμπεριλαμβανομένης της σχετικιστικής φυσικής, φυσική μεταφοράς ακτινοβολίας (βασικά, πώς λάμπουν τα πράγματα) και έναν καλό υπολογιστή για να εκτελέσετε τους σκληρούς υπολογισμούς, αλλά αυτό που παίρνετε είναι κάτι τόσο δροσερό που κάνει τον εγκέφαλο και αξίζει τον κόπο η φυσική του χωροχρόνου.
Γιατί μοιάζει με αυτό:
Ένα σημείο: πολλοί μπερδεύονται όταν βλέπουν όποιος φως από μια μαύρη τρύπα. Το φως δεν μπορεί να διαφύγει από μια μαύρη τρύπα αν πλησιάσει πολύ, μέσα στον ορίζοντα γεγονότων (ή τη σφαίρα φωτονίων, ανάλογα με τις περιστάσεις). Αλλά έξω από αυτήν την απόσταση το φως είναι ελεύθερο να ταξιδέψει μακριά ... αλλά όχι χωρίς να πληρώσει τίμημα. Ας μάθουμε ποιο είναι αυτό το κόστος.
Μια σχολιασμένη έκδοση προσομοίωσης μαύρης τρύπας εξηγεί τα διάφορα μέρη αυτού του παράξενου αντικειμένου. Πίστωση: Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA/Jeremy Schnittman
Επιστροφή στην κάρτα sim και συνεχίζοντας προς τα έξω, ακριβώς έξω από αυτήν τη σφαίρα φωτονίων υπάρχει ένας στενός δακτύλιος φωτός, που ονομάζεται δακτύλιος φωτονίων. Αυτό είναι φως από τον δίσκο προσαύξησης, όπου μένουν τα φωτόνια που κατευθύνθηκαν προς τη μαύρη τρύπα μόλις έξω από το όριο της φωτονικής σφαίρας, οπότε περιστρέφονται γύρω από τη μαύρη τρύπα μερικές φορές πριν επιστρέψουν. Υπάρχει ένα κενό γύρω από αυτό γιατί τα φωτόνια που μένουν πολύ έξω από τη σφαίρα των φωτονίων συνεχίζουν - η πορεία τους κάμπτεται έντονα από τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας, αλλά όχι αρκετά για να κατευθυνθούμε προς το μέρος μας. Επομένως, δεν βλέπουμε φως από αυτήν την περιοχή.
Έξω από τη σφαίρα φωτονίων βλέπουμε το φως από τον ίδιο τον δίσκο προσθήκης ... αλλά είναι ένα χάος. Θυμηθείτε, είναι ένας επίπεδος δίσκος γύρω από τη μαύρη τρύπα, όπως τα δαχτυλίδια του Κρόνου. Αλλά βλέπουμε τον δίσκο από το φως που εκπέμπει, και αυτό έχει μια χαρούμενη κόλαση που παίζεται πάνω του από τη μαύρη τρύπα.
Η διαδρομή του φωτός γύρω από μια μαύρη τρύπα παραμορφώνεται σοβαρά από τη βαρύτητα. Σε αυτό το διάγραμμα, η Γη είναι δεξιά και το φως από το υλικό πίσω από τη μαύρη τρύπα κάμπτεται προς το μέρος μας, αφήνοντας μια τρύπα όπου βρίσκεται η ίδια η μαύρη τρύπα. Πίστωση: Nicolle R. Fuller/NSF
δεν θα είσαι η αφίσα του γείτονά μου
Μπροστά στη μαύρη τρύπα ο δίσκος φαίνεται σχετικά (χα!) Φυσιολογικός. Αυτό το φως πηγαίνει από το δίσκο σε εμάς, κατευθείαν από τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας, οπότε δεν είναι τόσο παραμορφωμένο. Αν το ακολουθήσετε προς τα δεξιά, όμως, ξαφνικά συστρέφεται προς τα πάνω, σχηματίζοντας ένα τόξο πάνω από τη μαύρη τρύπα. Αυτό είναι το πίσω μέρος του δίσκου! Κανονικά δεν θα το βλέπατε, αφού βρίσκεται πίσω από τη μαύρη τρύπα. Αλλά λίγο από το φως από αυτό το μέρος του δίσκου πηγαίνει περίπου και πάνω από τη μαύρη τρύπα, λυγισμένη από τη σφοδρή βαρύτητα προς μια κατεύθυνση προς εμάς, επιτρέποντάς μας να τη δούμε.
Αυτό το φως στην αψίδα πάνω από τη μαύρη τρύπα προέρχεται από την κορυφή του δίσκου προσθήκης. Φως από το κάτω πλευρά πηγαίνει επίσης γύρω από τη μαύρη τρύπα, αλλά είναι λυγισμένη γύρω από το κάτω μέρος της μαύρης τρύπας, οπότε βλέπουμε και εκείνο το μέρος του δίσκου κάτω από τη μαύρη τρύπα. Μοιάζει με μικρότερο κύκλο από τον επάνω, αλλά αυτό το μέγεθος και η γεωμετρία εξαρτάται από τη γωνία που βλέπουμε. Το σχήμα αυτών των δύο τόξων εξαρτάται από τη γωνία θέασης, επειδή ο τρόπος που το φως κάμπτεται γύρω από τη μαύρη τρύπα αλλάζει τον τρόπο που το βλέπουμε καθώς κινούμαστε πάνω ή κάτω σε σχέση με τον ίδιο το δίσκο. Μπορείτε να δείτε ότι συμβαίνει στο βίντεο καθώς αλλάζει η γωνία προβολής.
Υπάρχει ένα ακόμη πράγμα που πρέπει να σημειωθεί. Σε αυτό το sim, το αέριο στο δίσκο προσθήκης περιστρέφεται γύρω από τη μαύρη τρύπα από αριστερά προς τα δεξιά. Αυτο ειναι σημαντικο! Μπορείτε να δείτε πώς φαίνεται ο δίσκος στα αριστερά πιο φωτεινός από ό, τι στα δεξιά; Αυτό είναι ένα πραγματικό αποτέλεσμα, που ονομάζεται σχετικιστική ακτινοβολία. Έχω γράψει για αυτό πριν :
Υπάρχει ένα αποτέλεσμα που ονομάζεται σχετικιστική ακτινοβολία , που προκαλείται από την απίστευτα γρήγορη κίνηση του υλικού καθώς περιφέρεται γύρω από τη μαύρη τρύπα. Εάν κρατάτε έναν λαμπτήρα μπροστά σας, το φως διαστέλλεται σε μια σφαίρα, προς όλες τις κατευθύνσεις, αλλά αν αυτός ο λαμπτήρας κινείται κοντά στην ταχύτητα του φωτός, το φως που βλέπουμε να εκπέμπεται από αυτόν φαίνεται να είναι ακτινοβολημένο, σαν φακός , στοχεύει στην κατεύθυνση που κινείται. Αυτό το παράξενο αποτέλεσμα σημαίνει ότι ένα αντικείμενο που κατευθύνεται προς το μέρος σας κοντά στην ταχύτητα του φωτός φαίνεται πιο φωτεινό, επειδή περισσότερο από το φως του είναι στραμμένο προς εσάς και κάτι που απομακρύνεται φαίνεται πιο σκοτεινό, επειδή το φως του εστιάζεται μακριά σας.
Το αέριο στα αριστερά κατευθύνεται προς το μέρος σας, οπότε ένα μέρος του φωτός του που διαφορετικά θα σας έλειπε, δέχεται προς εσάς, κάνοντάς το να φαίνεται πιο φωτεινό. Το αέριο στα αριστερά απομακρύνεται από εσάς, οπότε το φως του ακτινοβολείται ακόμα πιο μακριά από εσάς, μειώνοντάς το.
Εάν όλα αυτά ακούγονται οικεία, αυτό μπορεί να συμβαίνει επειδή το σκέφτεστε η πρώτη εικόνα μιας φωτονικής σφαίρας μιας μαύρης τρύπας - σε αυτή την περίπτωση, αυτό στο κέντρο του γαλαξία Μ 87, 55 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, που ελήφθη από το τηλεσκόπιο Event Horizon, μια σειρά από ραδιοτηλεσκόπια σε όλο τον πλανήτη.
Η πρώτη εικόνα της «σκιάς» μιας υπερμεγέθης μαύρης τρύπας. Αυτό δείχνει την περιοχή γύρω από μια μαύρη τρύπα με μάζα 6,5 δισεκατομμύρια φορές αυτή του Sunλιου, που βρίσκεται 55 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη στον πυρήνα του γαλαξία M87. Πίστωση: NSF
Ασαφές, αλλά δείχνει τα ίδια χαρακτηριστικά! Μείνετε συντονισμένοι επίσης, γιατί σύντομα θα δούμε περισσότερες και πιο ξεκάθαρες εικόνες αυτών των αντικειμένων.
Νομίζω λοιπόν ότι σε αυτό το σημείο είναι εντάξει να αφιερώσετε λίγο χρόνο και να σκεφτείτε ότι οι μαύρες τρύπες είναι περίεργες.
Αλλά γεια, αυτή είναι η φύση. Το Σύμπαν δεν έχει καμία υποχρέωση να υπακούει στην κοινή μας λογική, όσο ασυνήθιστο και ανόητο μπορεί να είναι. Αλλά όταν αφιερώνετε χρόνο για να κοιτάξετε πραγματικά το Σύμπαν, παρατηρήστε το, βρείτε τα πρότυπα, τα μαθηματικά πίσω από αυτά τα πρότυπα και τη φυσική που υποδηλώνουν τα μαθηματικά - αυτά τα μαθηματικά αιτήματα - τότε ακόμη και τα πιο περίεργα πράγματα στο Σύμπαν γίνονται κατανοητά.
Είναι ωραίο να σκέφτεσαι να έχεις, ίσως και παρηγορητικό, τα τελευταία χιλιοστά του δευτερολέπτου πριν φύγεις από το Σύμπαν για πάντα. Καλό ταξίδι κάτω!
