gov-civil-vilareal.ptMiltä musta aukko näyttää läheltä?
>Miltä musta aukko näyttäisi, jos olisit lähellä sitä?
Tähän kysymykseen on useita tapoja vastata. Yksi tapa on: ei mitään. Se on musta, joten se ei näytä miltään.
hugo cabret -arvostelujen keksintö
Tämä voi olla epätyydyttävää.
Toinen tapa on: sillä ei ole väliä, koska muutamassa sekunnissa kuolet joka tapauksessa.
Se on hieman hämärää ja vaikka totta, myös tyydyttävää.
Jos olet tiedemies, vastaus on kuitenkin monimutkaisempi. Meidän ei tarvitse päästä lähelle mustaa aukkoa selvittääksemme miltä se näyttää, joten oman kuolemamme uhmaaminen ei ole välttämätöntä. Ja jos oletamme, että musta aukko syö aktiivisesti, esimerkiksi suurta kaasupilveä, voimme selvittää, miltä se näyttää.
Tarvitset paljon matematiikkaa ja fysiikkaa, mukaan lukien relativistinen fysiikka, säteilynsiirtofysiikka (pohjimmiltaan miten asiat hehkuvat) ja hyvä tietokone, jotta voit käydä läpi kovat laskelmat, mutta saat jotain niin siistiä, että se tekee aivot ja avaruutta kiertävä fysiikka sen arvoista.
Koska se näyttää tältä:
Pointti: monet ihmiset hämmentyvät näkemästä minkä tahansa valoa mustasta aukosta. Valo ei voi paeta mustaa aukkoa, jos se pääsee liian lähelle tapahtumahorisontin (tai fotonipallon, olosuhteista riippuen) sisälle. Mutta etäisyyden ulkopuolella valo voi matkustaa vapaasti - mutta ei maksamatta hintaa. Otetaan selvää, mikä se maksu on.
Kommenttiversio mustan aukon simulaatiosta selittää tämän outon objektin eri osat. Luotto: NASAn Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Takaisin simiin ja liikkuen edelleen ulospäin, juuri sen fotonipallon ulkopuolella on kapea valokehä, nimeltään fotonirengas. Tämä on valo kertymislevyltä, jossa mustan aukon suuntaan johtaneet fotonit pysyvät vain fotonipallon rajan ulkopuolella, joten ne kiertävät mustaa aukkoa muutaman kerran ennen kuin tulevat takaisin ulos. Sen ympärillä on aukko, koska fotonipallon ulkopuolella hyvin pysyvät fotonit vain jatkavat matkaansa - mustan aukon painovoima taivuttaa polkuaan vakavasti, mutta ei tarpeeksi suunnatakseen meitä kohti. Emme siis näe valoa tältä alueelta.
Fotonipallon ulkopuolella näemme valoa itse kertymislevyltä ... mutta se on sotku. Muista, että se on litteä kiekko mustan aukon ympärillä, kuten Saturnuksen renkaat. Mutta näemme levyn sen lähettämän valon perusteella, ja musta aukko pelaa sillä hauskaa helvettiä.
Painovoima vääristää voimakkaasti valon kulkua mustan aukon ympärillä. Tässä kaaviossa Maa on oikealla ja mustan aukon takana olevasta materiaalista tuleva valo taipuu meitä kohti jättäen aukon sinne, missä musta aukko on. Luotto: Nicolle R.Fuller/NSF
meijeri nirso lasten kirjoja
Mustan aukon edessä levy näyttää suhteellisen (ha!) Normaalilta. Valo kulkee levyltä meille suoraan mustan aukon painovoimakaivosta, joten se ei ole niin vääristynyt. Jos kuitenkin seuraat sitä oikealle, se kallistuu yhtäkkiä ylöspäin muodostaen kaaren mustan aukon päälle. Se on levyn takapuoli! Tavallisesti et näe sitä, koska se on mustan aukon takana. Mutta osa valosta levyn osasta sammuu noin ja yli musta aukko, jota kova painovoima taivutti suuntaan meitä kohti, jotta voimme nähdä sen.
Valo mustan aukon yläpuolella olevassa kaaressa tulee kertymislevyn yläpuolelta. Valoa alapuoli kiertää myös mustan aukon, mutta se on taipunut mustan aukon pohjan ympärille, joten näemme myös sen levyn osan mustan aukon alla. Se näyttää pienemmältä ympyrältä kuin ylempi, mutta tämä koko ja geometria riippuvat kulmasta, josta katsottiin. Näiden kahden kaaren muoto riippuu katselukulmasta, koska tapa, jolla valo taipuu mustan aukon ympärille, muuttaa tapaamme nähdä sen, kun liikumme ylös tai alas suhteessa itse levyyn. Voit nähdä tämän tapahtuvan videossa katselukulman muuttuessa.
On vielä yksi huomioitava asia. Tässä simissa kertymislevyssä oleva kaasu kiertää mustaa aukkoa vasemmalta oikealle. Se on tärkeää! Näetkö kuinka vasemmalla oleva levy näyttää kirkkaammalta kuin oikealla? Se on todellinen vaikutus, jota kutsutaan relativistiseksi säteilyksi. Olen kirjoittanut siitä aikaisemmin :
On vaikutus nimeltä relativistinen säteily , johtuen materiaalin uskomattoman nopeasta liikkeestä, kun se kiertää mustan aukon ulkopuolella. Jos pidät hehkulamppua edessäsi, valo laajenee pallona kaikkiin suuntiin, mutta jos kyseinen hehkulamppu liikkuu lähellä valon nopeutta, sen lähettämä valo näyttää säteilevän kuin taskulamppu , suunnattu liikesuuntaansa. Tämä outo vaikutus tarkoittaa, että kohde, joka on suunnattu kohti sinua lähellä valon nopeutta, näyttää kirkkaammalta, koska suurin osa sen valosta on kohdistettu sinuun ja jokin kaukaisempi näyttää tummemmalta, koska sen valo on kohdistettu poispäin sinusta.
Kaasu vasemmalla on sinua kohti, joten osa sen valosta, joka muuten kaipaisi sinua, säteilee sinua kohti ja saa sen näyttämään kirkkaammalta. Vasemmanpuoleinen kaasu on menossa poispäin sinusta, joten sen valo loistaa entistä kauemmas sinusta ja himmentää sitä.
Jos kaikki tämä kuulostaa tutulta, se voi johtua siitä, että ajattelet ensimmäinen kuva mustan aukon fotonipallosta - tässä tapauksessa se, joka sijaitsee galaksin M 87 keskellä, 55 miljoonan valovuoden päässä, Event Horizon -teleskoopin, joka on joukko radioteleskooppeja ympäri maailmaa, ottamalla.
Ensimmäinen kuva supermassiivisen mustan aukon 'varjosta'. Tämä osoittaa mustan aukon ympärillä olevan alueen, jonka massa on 6,5 miljardia kertaa suurempi kuin Auringon, joka sijaitsee 55 miljoonan valovuoden päässä Maasta galaksin M87 ytimessä. Luotto: NSF
Hämärää, mutta siinä on samat ominaisuudet! Pysy kuulolla myös sinä, koska pian näemme lisää ja selkeämpiä kuvia näistä esineistä.
Joten mielestäni tässä vaiheessa on OK ottaa hetki ja ajatella, että mustat aukot ovat outoja.
Mutta hei, se on luonto. Universumilla ei ole velvollisuutta totella tervettä järkeämme, niin epätavallista ja järjetöntä kuin se saattaakin olla. Mutta kun otat aikaa todella katsoa maailmankaikkeutta, tarkkaile sitä, löydä kuviot, näiden mallien takana oleva matematiikka ja matematiikan fysiikka - se matematiikka vaatii - silloin jopa maailmankaikkeuden kummallisimmat asiat tulevat ymmärrettäviksi.
On hienoa ajatella, että ehkä jopa lohduttavaa muutaman viimeisen millisekunnin aikana ennen kuin lähdet maailmankaikkeudesta ikuisesti. Mukavaa matkaa alas!
