Svarta hål är kanske den mest mystiska objekt i Universum. De är så täta att gravitationskraften inte tillåter något, inte ens ljuset, lämna det svarta hålet. Fysiker har upptäckt många svarta hål, från små till supertungt, med en massa miljoner eller miljarder solar. En viktig egenskap av event horizon — ljus kan inte övervinna det skapar en gräns i rymden: så snart som du tar dig över, du är dömd att vara i singularity. Men vad du kommer att se att falla in i ett svart hål? Går ut om ljus eller stanna? Fysik vet svaret, och du kommer att gilla det.
I centrum av vår egen galax, vi ser rörelsen av stjärnor runt en Central punkt massan av 4 miljoner solmassor, inte avger något ljus. Detta objekt är Sagittarius A* är en klar kandidat för ett svart hål, som vi kan avgöra direkt genom att mäta stjärna i sin omloppsbana.
Men det finns en del mycket märkliga saker hända när du närmar dig den horisont av ett svart hål, och de blir ännu konstigare när du passerar. Det finns en anledning till varför du bryter mot detta osynliga hinder, kommer inte att kunna lämna. Oavsett vilken klass av svarta hål, du suger, vad rymdskeppet försöker att utföra, eller något annat. Den allmänna relativitetsteorin är en allvarlig sak, särskilt när det kommer till svarta hål. Anledningen är den största prestationen av Einstein: det handlar om HUR ett svart hål böjer utrymme-tid.
När du är väldigt långt från det svarta hålet tyg i rymden är böjd mindre. I själva verket, när du är mycket långt från det svarta hålet, dess gravitation är omöjlig att skilja från alla andra massa, oavsett om det är en neutronstjärna, en normal stjärna eller bara ett diffust moln av gas. Tid och kan vara böjda, men alla kan du identifiera från långt håll, det är förekomsten av massan, utan uppgifter om fördelning av vikten. Men om du ser med dina egna ögon, i stället för ett gasmoln, stjärnor eller neutronstjärna, kommer att bli en helt svart sfär i centrum, som inte avger något ljus.
Denna sfäriska regionen, känd som event horizon är inte något fysiskt, utan snarare en region i rymden av en viss storlek som inte kan fly undan ljuset. Man skulle anta att från ett avstånd storleken av ett svart hål verkar vara det sätt faktiskt. Med andra ord, om du närmar dig ett svart hål, kommer det att se ut som en helt svart hål i bakgrunden av kosmos, gränser som snedvred ljus.
För ett svart hål med massan av Jorden, detta område kommer att vara små, ca 1 cm i radie, och för ett svart hål med Solens detta område kommer att vara cirka 3 kilometer i radie. Om du skala i vikt (och storlek) till ett supermassivt svart hål i mitten av vår galax, du får storlek av en planetarisk bana eller en röd jättestjärna som Betelgeuse.
Vad händer när du kommer nära, och så småningom falla in i ett svart hål?
Från ett avstånd geometri sett att du kommer att uppfylla dina förväntningar och beräkningar. Men som du framsteg i din perfekt konstruerade och oförstörbar rymdfarkoster, kommer du att börja märka något konstigt, närmar sig det svarta hålet. Om du dividerar avståndet mellan dig och stjärnan i två, den kantiga storleken på stjärnan kommer att visas två gånger. Om du minskar avståndet till en fjärdedel av det kommer att vara fyra gånger större. Men svarta hål och andra.
Till skillnad från alla andra objekt som du är van vid, att ju närmare, desto större de verkar, det svarta hålet växer i storlek mycket snabbare tack vare den otroliga krökning av utrymme.
Från vårt perspektiv på Jorden, det svarta hålet i galaxens centrum kommer att verka små, och dess radie är mätt i micro-arc sekunder. Men jämfört med de naiva radie som du beräknas inom ramen för den Allmänna relativitetsteorin, kommer det att verka 150% mer på grund av den krökning av utrymme. Om du kommer nära honom, till den punkt där event horizon skulle vara storleken av en fullmåne i himlen, kommer det att vara fyra gånger. Anledningen är naturligtvis att rumtiden är krökt starkare och starkare, när du närmar dig ett svart hål.
Omvänt, den observerade området av det svarta hålet växer mer och mer, med den tid du kommer att vara szwarczynski radier från det, det svarta hålet kommer att växa till en sådan storlek som skymde nästan hela framsidan av fartyget. Vanliga geometriska objekt beter sig inte.
När du zooma in nära för att den innersta stabil cirkulär bana — som är 150% av radien av event horizon — du kommer att märka att den framför ditt skepp kommer att vara helt svart. Så snart som du korsar denna rätt även bakom er alla att börja ta i mörker. Återigen, detta är på grund av hur den väg av ljus från olika punkter rör sig i denna mycket krökt rum-tid.
Vid denna punkt, om du inte passerat event horizon, du kan fortfarande gå. Om du använder tillräckligt acceleration bort från event horizon, du kommer att kunna lämna allvaret och utrymme-tid bort från det svarta hålet. Din gravitationella sensorer kommer att berätta om den nedåtgående lutning i riktning mot centrum ger på så sätt att den plan där du kan se star light.
Men om du fortsätter ner till händelse horisonten, du kommer så småningom se ljuset av stjärnorna är komprimerade till en liten punkt bakom dig, och du ändrar färg till blå på grund av gravitationell blue shift. I sista ögonblicket, när du korsar event horizon, som pricken kommer att vara röd, vit och sedan blå, som den kosmiska mikrovågsugn och radio bakgrunder kommer att röra sig i den synliga delen av spektrumet.
Och sedan… mörker. Ingenting. Inuti den händelse horisont inget ljus från utanför Universum kommer inte att kunna komma till ditt fordon. Nu kan du komma ihåg om de kraftfulla motorerna i ditt skepp och undrade hur det skulle vara möjligt att komma undan med dem från denna fälla. Minns du i vilken riktning lägga singularitet, och kommer att försöka att avgöra hur allvarlig lutning riktning. Detta är förutsatt att det bakom dig eller framför dig det finns ingen annan materia eller ljus.
Överraskande, även om vi, tillsammans med dig bortom event horizon får mycket ljus kommer du att se “halv” i det synliga Universum — Ombord på kommer du också gravitationella sensorer. Och så fort du passerar event horizon, med lätta eller helt utan, händer något märkligt.
Din sensorer kommer att tala om för dig att den gravitationella gradient, som går i riktning mot singulariteten är överallt, i alla riktningar. Även i motsatt riktning mot singulariteten.
Hur är detta möjligt?
Och så, eftersom du är bortom event horizon, rätt i det. Varje stråle av ljus som du nu förkastar, kommer att gå till singulariteten, du är för djupt i tarmarna av ett svart hål, så att han kunde få någon annanstans.
Hur mycket tid behöver efter att övervinna horisonten i ett supermassivt svart hål för att vara i dess centrum? Tro det eller ej, trots att händelsen horisonten kunde vara ljus-timmars i diameter i vårt referenssystem, för att uppnå singularity det endast tar cirka 20 sekunder. Starkt böjda utrymme är en fruktansvärd sak.
Värre är att någon acceleration kommer att föra dig närmare singularity snabbare. Öka tiden för överlevnad i detta skede är omöjligt. Singulariteten finns i alla riktningar, var du än tittar. Motstånd är fruktlöst.
Vad du ser faller in i ett svart hål?
Ilya Hel