tér

Mit néz egy fekete lyuk? Mit fogsz látni?

Az Univerzum valamit másképp pusztít el. Ha megpróbálja megtartani a lélegzetét a térben, a tüdője felrobban; ha ehelyett minden levegőmolekulát lélegez, elveszíti az eszméletét. Bizonyos helyeken fagyaszthatsz, miután elvesztetted a tested utolsó hőjét; másokban olyan meleg lesz, hogy a teste atomjai plazmává válnak. De az összes mód, ahogyan az univerzum megszabadul az objektumoktól, a legizgalmasabb, ha egy fekete lyukba küldjük.

Mi van az események horizontján?

A gravitáció elmélete szerint - Einstein általános relativitási elmélete - a fekete lyuk tulajdonságait három dolog határozza meg. nevezetesen:

  • súlyvagy az anyag teljes mennyisége és az egyenértékű energiamennyiség (az E = mc2 képlet szerint), amely egy fekete lyuk kialakulásához és növekedéséhez vezet a jelenlegi állapotához.
  • díjvagy az összes pozitív és negatív töltésű objektum fekete lyukában lévő teljes elektromos töltés, amely az egész élet történetében fekete lyukba esett.
  • Szögsebesség (pillanat)vagy a centrifugálás, amely a forgómozgás teljes mennyiségének mértéke, amelyet a fekete lyuk a természetéből ad.
  • A valóságban az összes fekete lyuk fizikailagléteznek a mi univerzumunkban, nagy tömegekkel kell rendelkezniük, jelentős mennyiségű szögsebességgel és jelentéktelen töltéssel. Ez rendkívül bonyolultvá teszi a helyzetet.

    Amikor általában fekete lyukat mutatunk be, miKépzeld el egy egyszerű változatát, amelyet csak a tömege ír le. Egy pontot körülvevő eseményhorizontja van, és egy, a pontot körülvevő terület, amely felett a fény nem léphet ki. Ez a terület teljesen gömb alakú, és olyan határolóterülettel rendelkezik, ahonnan a fény menekülhet, és amely nem: az eseményhorizont. Az eseményhorizont egy bizonyos távolságban (Schwarzschild sugár) helyezkedik el a szingularitástól minden irányban egyszerre.

    Ez egy reális fekete lyuk egyszerűsített változata, de egy nagyszerű hely arra, hogy elkezdjük gondolkodni a fizikáról, két különböző helyen: az események horizontján és az események horizontján.

    Az eseményhorizonton túl a gravitáció vezetmagad, ahogy általában vársz. A teret a tömeg jelenlétében hajlítják, ami az Univerzum minden objektumát felgyorsítja a központi szingularitás irányában. Ha nagy távolságban voltál a fekete lyuktól, és megengedte volna, hogy az objektum beleesjen, mit látnál?

    Feltételezve, hogy sikerült mentenia csend, látni fogod, hogy a hulló tárgy lassan felgyorsul tégedtől a fekete lyukig. Ez felgyorsul az események horizontjáig, ami után valami furcsa történik. Meg fogja találni, hogy lelassul, elhalványul és vörösebb lesz. De nem fog teljesen eltűnni. Csak ehhez közeledik: homályos lesz, piros és nehezebb észlelni. Mindig látni fogod, ha elég közel nézel.

    Most képzeljük el ugyanazt a forgatókönyvet, de ezúttal képzeljük el, hogy te vagy az a tárgy, amely egy fekete lyukba esik. A történtek tapasztalata teljesen más lesz.

    Az eseményhorizont nagyobb lesza vártnál gyorsabb, mivel a tér görbülete erősebb lesz. Az eseményhorizont körül a tér annyira ívelt, hogy a világegyetem számos képét látja, amely kívül esik, mintha visszaverődne és megfordult volna.

    És amint áthaladsz az eseményhorizonton, tenem csak a külső világegyetemet láthatja, hanem az univerzum részét is az eseményhorizonton belül. Az utolsó pillanatokban a tér teljesen lapos lesz.

    Mi van egy fekete lyukban?

    Mindezek fizikája bonyolult, de a számítások szépekAndrew Hamilton a Coloradói Egyetemen, a 2000-es évek végétől - a 2010-es évek elejétől - egy sor munkában egyszerű és elegáns. Hamilton is létrehozott egy sor lenyűgöző vizualizációt, amit lát, egy fekete lyukba esett, ezek alapján.

    Miután megvizsgálta ezeket az eredményeket, számot tudunk kivonnikövetkeztetések, amelyek közül sok nem logikus. Ahhoz, hogy megpróbáljuk megérteni őket, meg kell változtatnia a tér megjelenítésének módját. Általában úgy tekintünk rá, mint egy rögzített szövetre, és úgy gondoljuk, hogy a megfigyelő valahol "lefelé" megy. De az eseményhorizonton belül mindig mozogsz. A tér - mint egy futópad - folyamatosan mozog, mindent magával a szingularitáshoz.

    És mindent olyan gyorsan mozgat, hogy még akkor is, ha tea végtelen hatalommal egyenletesen felgyorsul, akkor még mindig a középpontba esik. Az eseményhorizonton kívül eső objektumok még mindig minden irányból elküldnek fényt, de csak az objektumok egy részét láthatja az eseményhorizontból.

    A vonal, amely meghatározza azt a határt, ami közöttBármely megfigyelő láthatja azt matematikailag egy kardioid által leírt módon, ahol a legnagyobb sugárral rendelkező komponens megérinti az eseményhorizontot, és a legkisebb sugár összetevője egyedülálló. Ez azt jelenti, hogy a szingularitás, még ha egy pont is, nem feltétlenül köti össze mindazt, ami benne van, minden mással. Ha Ön és én egyidejűleg a különböző oldalak eseményhorizontjába kerülünk, soha nem látjuk egymás fényét az eseményhorizont keresztezése után.

    Ennek oka folyamatosan mozogmaga az univerzum szövete. Az eseményhorizonton belül a tér gyorsabban mozog, mint a fény, így semmi nem tud menekülni a fekete lyukból. Ezért, miután beléptünk egy fekete lyukba, furcsa dolgokat látsz, mint az ugyanazon objektum több képe.

    Ezt megérthetjük azzal a kérdéssel, hogy hol van az egyediség?

    A fekete lyuk eseményhorizont belsejéből, amelybenaz irányt, amit elmozdítana, maga a szingularitás. Ezért furcsa módon a szingularitás minden irányban megjelenik. Ha a lábad a gyorsulás irányába mutat, látni fogja őket előtted, hanem fölötted is. Mindez könnyen kiszámítható, bár rendkívül logikus. És ez csak egy egyszerűsített eset esetében: egy nem forgó fekete lyuk.

    És most menjünk a fizikailag érdekes.alkalom: amikor egy fekete lyuk forog. A fekete lyukak eredetüknek az anyag - mint a csillagok - rendszereihez tartoznak, amelyek mindig valamilyen szinten forognak. Univerzumunkban (és az általános relativitáselméletben) a szögsebesség az összes zárt rendszer abszolút megkötött értéke; Nem lehet megszabadulni tőle. Amikor egy anyaghalmaz az eseményhorizont sugara alatti sugárra esik, akkor a szögmozgás benne van, ahogy a tömeg is.

    A megoldás, ami itt van, sok leszbonyolult. Einstein bemutatta az általános relativitáselméletet 1915-ben, és Karl Schwarzschild pár hónap múlva, 1916 elején megoldást kapott egy nem forgó fekete lyukon. De a következő lépés a probléma modellezésében reálisabb módon - amikor a fekete lyuk szögletes pillanatokkal rendelkezik, és nem csak a tömeg - csak 1963-ban készült, amikor Roy Kerr 1963-ban találta meg a pontos megoldást.

    Számos alapvető és fontos különbség van a naivabb és egyszerűbb Schwarzschild megoldás és a reálisabb és komplexebb Kerr megoldás között. Ezek közé tartozik:

    • Az eseményhorizont helyének egyetlen döntése helyett a forgó fekete lyuknak két matematikai megoldása van: a belső és külső eseményhorizontok.
    • Még az események külső horizontján túl isvan egy ergoszférának is nevezett hely, amelyben maga a tér a fénysebességgel megegyező forgási sebességgel mozog, és benne a részecskék óriási gyorsulásokat tapasztalnak.
    • Maximális megengedett arány vanszögsebesség a tömeghez; ha az impulzus túl erős, a fekete lyuk sugározza ezt az energiát (gravitációs sugárzás segítségével), amíg a határérték alá nem esik.
    • És a legérdekesebb: a fekete lyuk közepén a szingularitás már nem pont, hanem egydimenziós gyűrű, amelynek sugara a fekete lyuk tömegének és szögmozgásának határozza meg.

    </ p>

    Mindezt figyelembe véve, mi történik, ha teegy fekete lyukba esik? Igen, ugyanez történik, ha egy nem forgó fekete lyukba esik, kivéve, hogy az egész tér nem úgy viselkedik, mintha a központi szingularitás irányába esik. Ehelyett a tér is úgy viselkedik, mintha a forgásirány mentén mozogna, mint egy fonócsatorna. Minél nagyobb a szögsebesség és a tömeg aránya, annál gyorsabban forog.

    Ez azt jelenti, ha látsz valamitfekete lyuk, látni fogod, hogy ez unalmasabbá és pirosabbá válik, de elforgatja a gyűrűbe vagy a lemezbe a forgásirányban. Ha egy fekete lyukba esik, akkor olyan lesz, mint egy körhinta, ami vonzza Önt a központba. És amikor eléri a szingularitást, ez egy gyűrű lesz; a test különböző részei szingularitással találkoznak - a fekete Kerr lyuk belső felszínén - különböző térbeli koordinátákban. Lesz fokozatosan abbahagyni a testetek más részeinek látását.

    A legfontosabb dolog, amit erről meg kell értenedmindez az, hogy maga a tér szövete mozog, és az esemény horizontja olyan hely, ahol még akkor is, ha a fénysebességgel mozog, bármit is választott, elkerülhetetlenül szingularitással fogsz találkozni.

    Andrew Hamilton vizualizációja a legjobb ésa legpontosabb modellek azon, hogy mi történik, ha egy fekete lyukba esik, és olyan logikus, hogy újra és újra meg kell néznie, amíg meg nem érti valamit (tényleg nem indul el). Ez hátborzongató és szép, és ha elég kalandos vagy ahhoz, hogy egy fekete lyukba repülj és áthaladjon az eseményhorizonton, ez lesz az utolsó dolog, amit valaha láttál.

    Megpróbál? Mondja el velünk a Telegramban.