JAK MOGĄ ŚWIECIĆ CZARNE DZIURY?

Send

Słyszymy, że czarne dziury pochłaniają całe wpadające do nich światło. Co się dzieje? Który to jest?

Pamiętam klasyczny epizod Przewodnika po kosmosie, w którym przedstawiłem niezwykle fascynujące i zwięzłe wyjaśnienie, czym jest kwazar. Nie pamiętasz tego odcinka? Cóż, było super. Po prostu super. Dobra, zwolennicy, podsumujmy.

Kwazary to najjaśniejsze obiekty we Wszechświecie, widoczne przez miliardy lat świetlnych. Prawdopodobnie blankuje życie od wszystkiego na drodze wiązki promieniowania z latarni morskiej śmierci. Występują, gdy supermasywna czarna dziura aktywnie żeruje na materiale, wylewając górę promieniowania. Czarne dziury to oczywiście obszary kosmiczne o tak intensywnej grawitacji, w których nic, nawet samo światło, nie może uciec.

Ale poczekaj, nie tak szybko „podsumuj” Fraser Cain. Nazywam shenanigans. Jeśli czarne dziury pochłaniają całe promieniowanie, które do nich wpadnie, jak mogą być jasne?

Ty, Fraser Cain z dawnych czasów, nie możesz mieć tego na dwa sposoby. Jest to albo wir całkowitego zniszczenia, który pochłania całą materię i światło, które do nich wpadnie, albo naprzemiennie światło może uciec, co nadal brzmi dobrze. Mam na myśli, że może to być GDZIE NIE UCIECZKA NIE MOŻE UCIECZYĆ, z wyjątkiem światła.

Jeśli przyznasz, że przeszłość się myliła, umieścimy cię w czasowym szyku wstydu i przejdziemy do kolejnego odcinka. Dobrze? Dobrze? Źle.

Przejrzyjmy. Czarne dziury to dziwaczne, skomplikowane bestie z wieloma warstwami. I nie mam na myśli tego, że w jakimś abstrakcyjnym Choprianie „wiele połączeń na wielu różnych poziomach”. Są gobstopperem z piekła rodem w stylu Sam Neill Event Horizon. Rzućmy okiem na anatomię czarnej dziury i wszystko powinno się ułożyć, w tym terror.

W samym sercu czarnej dziury jest osobliwość. Jest to obszar ściśniętej materii, który był kiedyś gwiazdą lub, w przypadku supermasywnej czarnej dziury, milionami lub miliardami razy masą gwiazdy. Astronomowie nie mają pojęcia, jak wygląda i jak zachowuje się osobliwość, ponieważ nasze rozumienie fizyki całkowicie się psuje, podobnie jak reszta naszych mózgów.

Możliwe, że osobliwość jest kulą egzotycznej materii, a może stale się kompresuje do nieskończenie małego rozmiaru. Może to być również placek wieprzowy. Nigdy się nie dowiemy, ponieważ nic nie idzie wystarczająco szybko, aby uciec z czarnej dziury, nawet światła.

Może musisz uciekać 10 razy szybciej niż światło. A może bilion razy prędkość światła. Co sprawia, że jest to łatwe; o ile wiemy, nic nie może poruszać się szybciej niż prędkość światła, więc nic nie ucieka.

W miarę oddalania się od osobliwości siła grawitacji maleje. Początkowo nadal musisz iść szybciej niż światło. W końcu osiągniesz bardzo konkretny punkt, w którym prędkość ucieczki jest dokładnie prędkością światła. To jest horyzont zdarzeń i różni się on od osobliwości z każdą czarną dziurą. To jest linia. W horyzoncie zdarzeń światło jest skazane, poza horyzontem zdarzeń może uciec. To twarda skorupa cukierków otaczająca czekoladowo niewyobrażalny koszmar fizyki.

Kiedy więc widzimy jasne czarne dziury, takie jak kwazar, tak naprawdę nie widzimy światła dochodzącego z wnętrza samej czarnej dziury lub odbijanego od jej powierzchni. To, co widzimy, to materiał, który gromadzi się tuż poza horyzontem zdarzeń. Mimo całego tego żarłocznego głodu grawitacyjne oczy czarnej dziury są znacznie większe niż żołądek i może karmić się tak szybko. Nadmiar rzeczy gromadzi się wokół twarzy czarnej dziury i tworzy ogromny dysk z materiałem, tak jak ja w Pizza Hut za 5 USD wszystko, co możesz zjeść w formie bufetu. Ta pizza nagrzewa się do rdzenia gwiazdy i zaczyna emitować promieniowanie w kosmos.

Nawiasem mówiąc, wszystko, co powiedziałem, dotyczy nie wirujących czarnych dziur. Fizycy zawsze podkreślają tę kwestię. Przestrzegajcie swoich gniewnych komentarzy astrofizyków, ponieważ powiedziałem magiczne słowo „rzeźbiarz”, uspokajający, „nieobrotowy”.

Oczywiście czarne dziury obracają się i mogą obracać się z niemal prędkością światła. Ten obrót zmienia naturę horyzontu zdarzeń czarnej dziury w sposób, który jeszcze bardziej utrudnia matematykę. Całe to wirowanie generuje silne pola magnetyczne wokół czarnej dziury, która skupia strumienie materiału, które wybuchają przez setki tysięcy lat świetlnych. Kiedy widzimy te jasne kwazary, wpatrujemy się w te strumienie naszymi delikatnymi gałkami ocznymi.

Jak więc widzimy światło pochodzące z czarnych dziur, kiedy czarne dziury pochłaniają całe światło? Nie pochodzi z czarnych dziur. Pochodzi z bardzo rozgrzanego regionu śmieci wokół czarnej dziury. A jednak wszystko, co spadnie przez horyzont wydarzenia, czy to lekkie, śmieci, ty, ja czy Grumpy Cat, nigdy więcej nie będzie widoczne.

Jaka jest twoja ulubiona czarna dziura science fiction? Powiedz nam o tym w komentarzach poniżej.

Dzięki za oglądanie! Nigdy nie przegap odcinka, klikając przycisk Subskrybuj. Nasza społeczność Patreon jest powodem, dla którego te programy się odbywają. Chcielibyśmy podziękować Marcel-janowi Krijgsmanowi i pozostałym członkom, którzy wspierają nas w tworzeniu doskonałej przestrzeni i astronomii. Członkowie uzyskują wcześniejszy dostęp do odcinków, dodatków, konkursów i innych imprez z Jayem, mną i resztą zespołu. Chcesz wziąć udział w akcji? Kliknij tutaj.