gov-civil-vilareal.ptWie sieht ein Schwarzes Loch aus der Nähe aus?
>Wie würde ein Schwarzes Loch aussehen, wenn Sie ihm nahe wären?
Es gibt mehrere Möglichkeiten, diese Frage zu beantworten. Eine Möglichkeit ist: nichts. Es ist schwarz, also sieht es nach nichts aus.
Dies kann unbefriedigend sein.
Eine andere Möglichkeit ist: Es macht nichts, denn in wenigen Millisekunden bist du sowieso tot.
Das ist ein wenig dunkel und obwohl wahr, auch unbefriedigend.
Wenn Sie ein Wissenschaftler sind, ist die Antwort jedoch komplizierter. Wir müssen einem Schwarzen Loch nicht nahe kommen, um herauszufinden, wie es aussieht, also ist es nicht notwendig, unserem eigenen Untergang zu trotzen. Und wenn wir annehmen, dass das Schwarze Loch aktiv frisst, sagen wir, eine große Gaswolke, dann können wir herausfinden, wie es aussieht.
Sie brauchen viel Mathematik und Physik, einschließlich relativistischer Physik, Strahlungsübertragungsphysik (im Grunde wie die Dinge leuchten) und einen guten Computer, um die heftigen Berechnungen durchzuführen, aber was Sie bekommen, ist etwas so Cooles, dass das Gehirn-und- Raumzeit-verdrehende Physik lohnt sich.
Wie ist der Film-Split bewertet?
Denn es sieht so aus:
Ein Punkt: Viele Leute sind verwirrt, wenn sie sehen irgendein Licht aus einem Schwarzen Loch. Licht kann einem Schwarzen Loch nicht entkommen, wenn es innerhalb des Ereignishorizonts (oder der Photonenkugel, je nach Umständen) zu nahe kommt. Aber außerhalb dieser Entfernung kann das Licht frei reisen… aber nicht ohne einen Preis zu zahlen. Lassen Sie uns herausfinden, was diese Maut ist.
Eine kommentierte Version einer Schwarzen-Loch-Simulation erklärt die verschiedenen Teile dieses bizarren Objekts. Kredit: Goddard Space Flight Center der NASA/Jeremy Schnittman
Gesetz der Anziehung hol deinen Ex zurück
Zurück zur Sim, und immer noch nach außen bewegend, befindet sich direkt außerhalb dieser Photonenkugel ein schmaler Lichtring, der Photonenring genannt wird. Dies ist Licht von der Akkretionsscheibe, wo die Photonen, die in Richtung des Schwarzen Lochs eingedrungen sind, bleiben Nur außerhalb der Photonensphärengrenze, also umkreisen sie das Schwarze Loch ein paar Mal, bevor sie wieder herauskommen. Es gibt eine Lücke um ihn herum, weil Photonen, die weit außerhalb der Photonensphäre bleiben, einfach weiterlaufen – ihr Weg wird durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs stark gebogen, aber nicht genug, um auf uns zuzukommen. Wir sehen also kein Licht aus dieser Region.
Außerhalb der Photonenkugel sehen wir das Licht der Akkretionsscheibe selbst… aber es ist ein Durcheinander. Denken Sie daran, es ist eine flache Scheibe um das Schwarze Loch herum, wie die Ringe des Saturn. Aber wir sehen die Scheibe durch das Licht, das sie aussendet, und das bedeutet, dass das Schwarze Loch fröhliche Hölle darauf spielt.
Der Lichtweg um ein Schwarzes Loch wird durch die Schwerkraft stark verzerrt. In diesem Diagramm befindet sich die Erde nach rechts und Licht von Material hinter dem Schwarzen Loch wird zu uns gebogen und hinterlässt ein Loch, wo sich das Schwarze Loch selbst befindet. Kredit: Nicolle R. Fuller/NSF
Vor dem Schwarzen Loch sieht die Scheibe relativ (ha!) normal aus. Dieses Licht geht von der Scheibe zu uns, direkt aus der Schwerkraft des Schwarzen Lochs, also ist es nicht so verzerrt. Folgt man ihm jedoch nach rechts, knickt er plötzlich nach oben und bildet einen Bogen über dem Schwarzen Loch. Das ist die Rückseite der Diskette! Normalerweise würde man es nicht sehen, da es sich hinter dem Schwarzen Loch befindet. Aber ein Teil des Lichts von diesem Teil der Scheibe geht weg um herum und Über das Schwarze Loch, das von der heftigen Schwerkraft in eine Richtung zu uns gebogen wurde, so dass wir es sehen können.
Das Licht im Bogen über dem Schwarzen Loch kommt von der Oberseite der Akkretionsscheibe. Licht aus dem Unterseite geht auch um das Schwarze Loch herum, aber es ist um den Boden des Schwarzen Lochs gebogen, sodass wir auch den Teil der Scheibe unter dem Schwarzen Loch sehen. Das sieht aus wie ein kleinerer Kreis als der obere, aber diese Größe und Geometrie hängt vom Blickwinkel ab. Die Form dieser beiden Bögen hängt vom Betrachtungswinkel ab, denn die Art und Weise, wie das Licht um das Schwarze Loch herum gebogen wird, verändert unsere Sichtweise, wenn wir uns relativ zur Scheibe selbst nach oben oder unten bewegen. Sie können dies im Video sehen, wenn sich der Blickwinkel ändert.
Es gibt noch eine Sache zu beachten. In dieser Simulation umkreist das Gas in der Akkretionsscheibe das Schwarze Loch von links nach rechts. Das ist wichtig! Können Sie sehen, wie die Scheibe auf der linken Seite heller aussieht als auf der rechten? Das ist ein echter Effekt, der relativistisches Beamen genannt wird. Ich habe schon darüber geschrieben :
Es gibt einen Effekt namens relativistisches Strahlen , verursacht durch die unglaublich schnelle Bewegung des Materials, wenn es sich gerade außerhalb des Schwarzen Lochs umkreist. Wenn Sie eine Glühbirne vor sich halten, dehnt sich das Licht in einer Kugel in alle Richtungen aus. Aber wenn sich diese Glühbirne fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, scheint das von ihr ausgehende Licht wie eine Taschenlampe zu strahlen , in die Richtung, in die es sich bewegt. Dieser bizarre Effekt bedeutet, dass ein Objekt, das mit nahezu Lichtgeschwindigkeit auf Sie zukommt, heller erscheint, weil mehr von seinem Licht auf Sie gerichtet ist, und etwas, das sich wegbewegt, dunkler erscheint, weil sein Licht von Ihnen weg fokussiert wird.
Das Gas auf der linken Seite ist auf Sie zu gerichtet, sodass ein Teil seines Lichts, das Sie sonst verfehlen würde, auf Sie gestrahlt wird, wodurch es heller aussieht. Das Gas auf der linken Seite bewegt sich von Ihnen weg, daher wird sein Licht noch weiter von Ihnen weggestrahlt und dimmt es.
Geist in der Schale gesunder Menschenverstand Medien
Wenn Ihnen das alles bekannt vorkommt, liegt das vielleicht daran, dass Sie daran denken das allererste Bild einer Photonenkugel eines Schwarzen Lochs – in diesem Fall der im Zentrum der Galaxie M 87, 55 Millionen Lichtjahre entfernt, aufgenommen vom Event Horizon Telescope, einer Reihe von Radioteleskopen auf dem ganzen Planeten.
Das allererste Bild des „Schattens“ eines supermassiven Schwarzen Lochs. Dies zeigt die Region um ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 6,5 Milliarden Sonnenmassen, die sich 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Kern der Galaxie M87 befindet. Kredit: NSF
Unscharf, aber es zeigt die gleichen Funktionen! Bleiben Sie auch auf dem Laufenden, denn bald werden wir mehr und klarere Bilder dieser Objekte sehen.
Ich denke, an diesem Punkt ist es in Ordnung, sich einen Moment Zeit zu nehmen und zu denken, Schwarze Löcher sind seltsam.
Aber hey, das ist die Natur. Das Universum ist nicht verpflichtet, unserem gesunden Menschenverstand zu gehorchen, so ungewöhnlich und unsinnig das auch sein mag. Aber wenn Sie sich die Zeit nehmen, das Universum wirklich zu betrachten, beobachten Sie es, finden Sie die Muster, die Mathematik hinter diesen Mustern und die Physik, die Mathematik impliziert – diese Mathematik Forderungen – dann werden selbst die seltsamsten Dinge im Universum verständlich.
Das ist ein schöner Gedanke, vielleicht sogar beruhigend, in den letzten Millisekunden, bevor Sie das Universum für immer verlassen. Gute Fahrt nach unten!
