gov-civil-vilareal.ptHvordan ser et sort hul ud på nært hold?
>Hvordan ville et sort hul se ud, hvis du var tæt på det?
Der er flere måder at besvare dette spørgsmål på. En måde er: ingenting. Det er sort, så det ligner ikke noget.
Dette kan være utilfredsstillende.
En anden måde er: det gør ikke noget, for om et par millisekunder er du alligevel død.
Det er lidt mørkt, og selvom det er sandt, også utilfredsstillende.
Hvis du er en videnskabsmand, er svaret dog mere kompliceret. Vi behøver ikke at komme tæt på et sort hul for at finde ud af, hvordan det ser ud, så det er ikke nødvendigt at trodse vores egen død. Og hvis vi siger, at det sorte hul aktivt spiser, siger en stor gassky, så kan vi finde ud af, hvordan det ser ud.
Du har brug for en masse matematik og fysik, herunder relativistisk fysik, strålingsoverførselsfysik (dybest set hvordan tingene lyser) og en god computer til at gennemgå de voldsomme beregninger, men hvad du får er noget så fedt, det gør hjernen-og- rumtid-vridende fysik det værd.
Fordi det ser sådan ud:
Et punkt: mange mennesker bliver forvirrede over at se nogen lys fra et sort hul. Lys kan ikke undslippe et sort hul, hvis det kommer for tæt inde i hændelseshorisonten (eller fotonkuglen, afhængigt af omstændighederne). Men uden for denne afstand er lyset gratis at rejse væk ... men ikke uden at betale en pris. Lad os finde ud af, hvad den vejafgift er.
En annoteret version af et sort hulsimulering forklarer de forskellige dele af dette bizarre objekt. Kredit: NASAs Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Tilbage til simen, og stadig bevæger sig udad, lige uden for den foton sfære er en smal lysring, kaldet fotonringen. Dette er lys fra akkretionsdisken, hvor de fotoner, der ledte ind mod det sorte hul, bliver lige uden for fotonkuglens grænse, så de kredser om det sorte hul et par gange, før de kommer ud igen. Der er et hul omkring det, fordi fotoner, der holder sig godt uden for fotonkuglen, bare fortsætter - deres vej er alvorligt bøjet af det sorte huls tyngdekraft, men ikke nok til at gå mod os. Så vi ser intet lys fra den region.
Uden for fotonkuglen ser vi lyset fra selve tiltrædelsesdisken ... men det er et rod. Husk, det er en flad disk omkring det sorte hul, ligesom Saturns ringe. Men vi ser disken ved det lys, den udsender, og det har lystigt helvede spillet på den ved det sorte hul.
Lysets vej rundt om et sort hul bliver alvorligt forvrænget af tyngdekraften. I dette diagram er jorden ude til højre, og lys fra materiale bag det sorte hul bliver bøjet mod os og efterlader et hul, hvor selve det sorte hul er. Kredit: Nicolle R. Fuller/NSF
Foran det sorte hul ser disken relativt (ha!) Normal ud. Det lys går fra disken til os, lige ud af det sorte huls tyngdekraft godt, så det er ikke så forvrænget. Hvis du følger den rundt til højre, knækker den dog pludselig opad og danner en bue over det sorte hul. Det er bagsiden af disken! Normalt ville du ikke se det, da det er bag det sorte hul. Men noget af lyset fra den del af disken går rundt om og over det sorte hul, bøjet af den voldsomme tyngdekraft i en retning mod os, så vi kan se det.
Det lys i buen over det sorte hul kommer fra oversiden af akkretionsdisken. Lys fra undersiden går også rundt om det sorte hul, men det er bøjet omkring bunden af det sorte hul, så vi ser også den del af disken under det sorte hul. Det ligner en mindre cirkel end den øverste, men denne størrelse og geometri afhænger af vinklen, vi kiggede fra. Formen på disse to buer afhænger af betragtningsvinklen, fordi måden, hvorpå lyset bliver bøjet omkring det sorte hul, ændrer den måde, vi ser det på, når vi bevæger os op eller ned i forhold til selve disken. Du kan se, at det sker i videoen, når synsvinklen ændres.
Der er en ting mere at bemærke. I denne sim, kredser gassen i akkretionsskiven om det sorte hul fra venstre mod højre. Det er vigtigt! Kan du se, hvordan disken til venstre ser lysere ud, end den gør til højre? Det er en reel effekt, kaldet relativistisk stråling. Jeg har skrevet om det før :
Der kaldes en effekt relativistisk stråling , forårsaget af materialets utroligt hurtige bevægelse, da det kredser lige uden for det sorte hul. Hvis du holder en pære foran dig, udvides lyset i en kugle i alle retninger, men hvis denne pære bevæger sig nær lysets hastighed, ser det ud til, at det lys, vi ser udsendt fra den, stråler ud som en lommelygte , rettet i den retning, den bevæger sig. Denne bizarre effekt betyder, at et objekt på vej mod dig tæt på lysets hastighed fremstår lysere, fordi mere af dets lys er fokuseret mod dig, og noget, der bevæger sig væk, ser mørkere ud, fordi dets lys er fokuseret væk fra dig.
hvordan man manifesterer noget 3 6 9
Gassen til venstre er på vej mod dig, så noget af dets lys, der ellers ville savne dig, stråler mod dig og får det til at se lysere ud. Gassen til venstre er på vej væk fra dig, så dens lys stråler endnu mere væk fra dig og dæmper den.
Hvis alt dette lyder bekendt, kan det være fordi du tænker på det allerførste billede af en fotonkugle i et sort hul - i dette tilfælde den i midten af galaksen M 87, 55 millioner lysår væk, taget af Event Horizon Telescope, en række radioteleskoper på tværs af planeten.
Det allerførste billede af 'skyggen' af et supermassivt sort hul. Dette viser området omkring et sort hul med en masse 6,5 milliarder gange solens, der ligger 55 millioner lysår væk fra Jorden i kernen af galaksen M87. Kredit: NSF
Uklar, men det viser de samme funktioner! Følg også med, for snart ser vi flere og mere klare billeder af disse objekter.
Så jeg synes på dette tidspunkt, at det er OK at tage et øjeblik og tænke, Sorte huller er mærkelige.
Men hey, det er naturen. Universet er ikke forpligtet til at adlyde vores sunde fornuft, så ualmindeligt og useriøst som det måtte være. Men når du tager dig tid til virkelig at se på universet, observere det, finde mønstrene, matematikken bag disse mønstre og den fysik, matematik indebærer - den matematik krav - så bliver selv de mærkeligste ting i universet forståelige.
Det er rart at tænke på at have, måske endda trøstende, i de sidste par millisekunder, før du forlader universet for evigt. God tur ned!
