Skoro czarne dziury są najpotężniejszymi punktami grawitacyjnymi w całym Wszechświecie, czy mogą zniekształcać światło tak bardzo, że faktycznie wchodzi na orbitę? A jak by to wyglądało, gdybyś mógł przetrwać i podążać za światłem podczas tej podróży po czarnej dziurze?
Miałem wielkie pytanie od widza. Czy to możliwe, że światło krąży po czarnej dziurze?
Rozważ ten eksperyment myślowy, wyjaśniony po raz pierwszy przez Newtona. Wyobraź sobie, że masz armatę, która mogłaby wystrzelić daleko z kuli armatniej. Piłka spadnie w dół, a następnie spadnie na ziemię. Jeśli ostrzej wystrzelisz kulę armatnią, poleci dalej, zanim uderzy w ziemię. A gdybyś mógł wystrzelić kulę armatnią wystarczająco mocno i zignorować opór powietrza - podróżowałaby po całej Ziemi. Kula armatnia będzie na orbicie. Opada w kierunku Ziemi, ale krzywizna Ziemi oznacza, że stale spada tuż nad horyzontem.
Działa to nie tylko z kulami armatnimi, astronautami i satelitami, ale także ze światłem. Było to jedno z wielkich odkryć Einsteina dotyczących natury grawitacji. Grawitacja nie jest przyciągającą siłą między masami, jest w rzeczywistości zniekształceniem czasoprzestrzeni. Kiedy światło wpada do studni grawitacyjnej masywnego obiektu, zgina się, by podążać za krzywizną czasoprzestrzeni.
Odległe galaktyki, Słońce, a nawet nasza Ziemia spowodują, że światło będzie odchylać się na swojej drodze przez zniekształcenie czasoprzestrzeni. Ale to niesamowita grawitacja czarnej dziury może wiązać czasoprzestrzeń w węzłach. I tak, istnieje obszar wokół czarnej dziury, w którym nawet fotony zmuszone są podróżować na orbicie. W rzeczywistości region ten znany jest jako „kula fotonowa”.
Z daleka czarne dziury działają jak każdy masywny obiekt. Gdybyś zastąpił Słońce czarną dziurą o tej samej masie, nasza Ziemia kontynuowałaby orbitowanie dokładnie w ten sam sposób. Ale gdy zbliżasz się coraz bardziej do czarnej dziury, orbitujący obiekt musi poruszać się coraz szybciej, gdy okrąża masywny obiekt. Sfera fotonowa jest ostatnią stabilną orbitą wokół czarnej dziury. I tylko światło, poruszające się z, cóż, z prędkością światła, może faktycznie istnieć na tej wysokości.
Wyobraź sobie, że możesz istnieć tuż przy sferze fotonowej czarnej dziury. Czego nie możesz, więc nie próbuj. Możesz skierować latarkę w jednym kierunku i zobaczyć światło za sobą, po pełnym okrążeniu czarnej dziury. Będziesz także skąpany w promieniowaniu wszystkich fotonów zarejestrowanych w tym regionie. Światło widzialne może być ładne, ale promieniowanie rentgenowskie i gamma ugotuje cię jak piekarnik.
Poniżej sfery fotonowej widać tylko ciemność. Na dole jest horyzont zdarzeń, punkt powrotu światła. A wyżej zobaczysz Wszechświat zniekształcony przez ogromny grawitację czarnej dziury. Zobaczysz całe niebo na swoim widoku, nawet gwiazdy, które normalnie byłyby zasłonięte przez czarną dziurę, gdy otaczają jej grawitację. To byłoby niesamowite i zabójcze miejsce, ale z pewnością beat spadłby poniżej horyzontu wydarzenia.
Gdybyś mógł dostać się do sfery fotonowej, jakie eksperymenty chciałbyś przeprowadzić? Powiedz nam o tym w komentarzach poniżej.
Podcast (audio): Pobierz (Czas trwania: 3:45 - 3,4 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
Podcast (wideo): Pobierz (77,9 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
