Co widzielibyśmy, dając nam Bruces z czarną dziurą? |. Kosmiczna próżnia

Przyznaję, że mam stronnicze opinię, ale jednym z zdjęć filmowych i jednym z najbardziej kultowych obserwacji astronomicznych w historii jest czarna dziura „uważnie”. W szczególności odnoszę się do obrazów fikcyjnych Gargantúa i Royals of the Supermasive Black Hole of M87, gigantycznej galaktyki, którą mamy obok, zaledwie 53 miliony lat świetlnych. M87 mieści potwór, który koncentruje masę około siedmiu miliardów podeszwy. Ale tak jest, że robi to w objętości o podobnej wielkości do odległości, w której Voyager Nave 1 z nas jest teraz, około 140 razy większa niż orbita Ziemi wokół Słońca, lub mniej średniej z dziesiątej wieku od odległości od najbliższej gwiazdy. Oznacza to, że ten sam tom, w którym znajduje się tutaj kilka gwiazdek (Słońce i następne Centauri), supermasywna czarna dziura M87 koncentruje równowartość kilku tysięcy. I nie jest to największa czarna dziura.

A skąd wiemy, że jest czarna dziura? Co wyglądają te potwory? W szczególności, jak widać na krótkich odległościach, gdybyśmy byli przed nim Bruces? Aby to zrozumieć, przedstawimy problem z kilkoma założeniami.

Najpierw zobaczmy, co by się stało, gdyby czarna dziura była całkowicie sama we wszechświecie. Musimy mieć najpopularniejszą definicję czarnej dziury, że nawet światło nie może uniknąć jej przyciągania grawitacyjnego, to znaczy światło nie ma wystarczającej prędkości, aby uciec. W przypadku masy takiej jak Ziemia nic nie może jej opuścić, jeśli nie przejdzie do 11 kilometrów na sekundę (około 40 000 kilometrów na godzinę, która jest jednostką, którą lepiej rozumiemy). W świetle, z prędkością 30 0000 kilometrów na sekundę, nie daje mu unikania efektu grawitacyjnego samotnej czarnej dziury. Dlatego nie powinniśmy nic widzieć, nie emitowałbym światła, byłoby dosłownie niewidoczne.

Ale może to nieprawda. Mówię, być może dlatego, że nie jest to udowodnione, ale tak zwane promieniowanie jastrzębia byłoby sposobem, w jaki czarna dziura emituje światło. Promieniowanie to byłoby wynikiem fluktuacji kwantowych tylko na horyzoncie zdarzeń, które byłyby powierzchnią, na której prędkość spalinowa jest równa obciążeniu światła. W fluktuacji kwantowej przez chwilę możesz stworzyć cząstkę i przeciwdziałanie przeciwdziałające. I okazuje się, że przeciwdziała jest kolejnym fotonem. Jeśli dwa fotony zostaną utworzone przez fluktuację kwantową, w normalnych warunkach byłyby one unicestwione i nie dowiedzielibyśmy się. Ale jeśli powstanie para fotonów, jeden znajduje się nieco w horyzoncie wydarzeń, a drugi na zewnątrz, pierwszy nie będzie w stanie uciec, a drugi tak. Więc ! Kosztem masy. Nie byłyby one tak niewidoczne, chociaż obliczenia jastrzębia określają, że prawdopodobieństwo tego zjawiska jest tak małe, że emitują wyjątkowo słabe światło, zbyt wiele, aby wykryć je za pomocą naszych obecnych instrumentów. Mimo to jest tak ważne, że jej szukamy.

Kontynuuj dodawanie założeń, które w fizyce szybko zwiększają złożoność problemu. W rzeczywistości w naszym artykule dzisiaj rozmawiamy o tym, co zobaczymy z czarnej dziury, więc już zakładamy, że nie jest on sam we wszechświecie, przynajmniej miałby nas z przodu. I z nas (zakładając, że nie jesteśmy w zerowym stopniu Kelvin, żyjemy). Najbardziej solidną definicją czarnej dziury jest to, że krzywe czasoprzestrzenne, aby nic nie mogło przyspieszyć, aby mieć otwartą (lub wydechową) trajektorię, wszystko, co nadejdzie zbyt blisko, wpadnie w czarną dziurę. Ale jeśli postawimy się na odpowiednią odległość, niektóre fotony, które nas opuszczają, mogą podróżować przez przestrzeń zakrzywioną przez czarną dziurę, a ponownie, jeśli jesteśmy we właściwym miejscu, mogą odwrócić się wokół czarnej dziury (zawsze poza horyzontem wydarzeń, przewyższają to „śmierć” fotonu) i powrócić do nas. Więc mogliśmy zobaczyć siebie, jak w lustrze! Nasz obraz byłby dość zniekształcony, ale wiedzielibyśmy, że jest czarna dziura. W rzeczywistości to lustro byłoby wyjątkowe, ponieważ gdybyśmy umieścili się we właściwym miejscu i nawet nie patrząc bezpośrednio na czarną dziurę, fotony, które opuszczają naszą szyję, mogły zobaczyć ich karierę tak zakrzywioną, że mogliby skontaktować się z oczami po odwróceniu się wokół czarnej dziury. Byłoby to lustro, które pozwoliłoby nam zobaczyć naszą szyję, nic nie ma.

Czarna dziura jest zatem jak lustro, ale także jak szkło powiększające. Ponieważ jeśli są rzeczy (planety, gwiazdy, galaktyki) za czarną dziurą, blisko lub odległe, z większymi szczegółami i/lub zniekształconymi, w zależności od odległości i pozycji względnej w odniesieniu do czarnej dziury. Jest to dokładnie jak szkło powiększające, które może skupić światło słoneczne w pewnym momencie lub tworzyć rzadki obraz (żrące, nazywane jest słowo nie znane).

Kontynuujmy komplikowanie problemu. Nowy przypadek, który proponujemy, jest w rzeczywistości najczęstszym sposobem wykrywania czarnych dziur. Jeśli czarna dziura ma wokół siebie materiał, jest dystrybuowany na dysku, który jest okrągłą konstrukcją, z czarną dziurą pośrodku i bardzo płaską, stąd jego nazwa. Na tym dysku materiał jest ogrzewany w dużych temperaturach. W przypadku ich i jakby była to duża żarówka, może świecić jak cała galaktyka. Mówimy o gazie w obszarze kilkudziesięciu dni świetlnych, to znaczy znacznie mniej niż rozmiar Układu Słonecznego do jego ograniczeń, w tak zwanej chmurze Oort, czyli kilkaset dni światła (Voyager 1, o którym wspominamy, jest prawie jednodniowym światłem). Materiał dysku, podczas emisji światła, traci energię, więc w końcu czarna dziura może go przełknąć, stąd struktura jest znana jako dysk akrecyjny, używając innego słowa nie znanego w języku hiszpańskim, ale że SAR definiuje jako „wzrost przez dodanie materii”.

Ale wróćmy do naszego pytania, co. W tej ostatniej kazuistyce, kiedy jest materiał, powinniśmy zobaczyć album emitujący światło. Ale to prawda tylko wtedy, gdy obserwujemy czarną dziurę z góry, z tej samej osi, wokół której rozbija się dysk. Jeśli obserwujemy album z jednej strony, z pewnym kątem, nie widzimy, jak można się spodziewać. Wykonaj próbę patrzenia na CD lub lepiej winyl, który ma swoją czarną małą dziurę pośrodku, takiego jak astronomiczne dyski akrecyjne. Jeśli obserwują to w prostopadle, widzą to okrągłe, jeśli obserwują to z pewnego punktu, widzą elipsę, a jeśli obserwują ją z płaszczyzny dysku, zobaczą bardzo dobry segment. Ale analogia nie jest nas warta dla kosmicznych potworów. Ponieważ wytwarzana przez nich krzywizna czasoprzestrzeni implikuje, że trajektoria światła części dysku, która jest poza czarną dziurą, i która zasadniczo podróżowała prostopadle do dysku, jest zniekształcona i obraca się wokół czarnej dziury w końcu do nas. To światło wydaje się nam, że pochodzi z obszaru nad czarną dziurą, ale pochodzi z tyłu dysku. Ponieważ dysk jest okrągły, ostatecznie jak grzebień nad czarną dziurą. I to samo dzieje się pod spodem: promienie światła z dna obszaru dysku, który znajduje się za dziurą negreo, promienie, które zasadniczo zjechały, krzywą i docierają do nas, jakby pochodzi.

Wizerunek gigantycznej Międzygwiezdny Pokazuje to doskonale, opiera się na naszych najlepszych modelach emisji dysku akrecyjnego wokół czarnej dziury. Chcę podkreślić, że używam teraźniejszości w tym akapicie, a nie łączącym, i widzieliśmy ten efekt! Zarówno dla supermasywnej czarnej dziury galaktyki M87, jak i dla Drogi Mlecznej.

Wizja czarnej dziury z Close ma bardziej ciekawe szczególne cechy, ale pozostaję bez przestrzeni. W końcu w końcu nazywam pierścień światłowy, który tworzy się wokół, bardzo blisko horyzontu zdarzeń i w obszarze wewnętrznym niż granice dysku akrecyjnego, gdzie fotony mogą zdobyć prawie stabilne okrągłe orbity wokół potwora, takiego jak w tak zwanej kuli fotonowej. Niektóre z tych fotonów na końcu uciekają i pozostawiają nam wizję pierścienia. Poszukaj obrazu Gargantúa, ten pierścień jest widoczny w filmie. Gdybyśmy byli na tym pierścieniu, właśnie tam moglibyśmy zobaczyć szyję, a po zamknięciu argumentacyjnego koła w tym artykule, takim jak nieskończona krzywizna czarnej dziury w jego środku, zostawiam go.