Schwarze Löcher — wohl die rätselhaftesten Objekte im Universum. Sie sind so dicht, dass die Gravitationskraft lässt nichts, sogar das Licht, verlassen die Grenzen des schwarzen Loches. Physiker entdecken eine Vielzahl von schwarzen Löchern, von klein bis Supermassive, eine Masse von Millionen oder Milliarden Sonnen. Eine wichtige Eigenschaft Ereignishorizont — das Licht kann nicht ihn zu überwinden — das schafft eine Grenze im Raum: wie nur du Sie überqueren, sind Sie dazu verdammt, sich in der Singularität. Aber was Sie sehen, fallen in ein Schwarzes Loch? Erlischt das Licht oder bleibt? Physiker kennen die Antwort, und es wird Ihnen gefallen.
Im Zentrum unserer eigenen Galaxie sahen wir die Bewegung von Sternen um den Mittelpunkt der Masse von 4 Millionen Sonnenmassen, nicht испускающей kein Licht. Das Objekt Sagittarius A* — ein eindeutiger Kandidat für ein Schwarzes Loch, dessen wir bestimmen können direkt messenden Sterns auf seiner Umlaufbahn.
Aber es gibt ein paar sehr seltsame Dinge, die passieren, wenn Sie nähern sich der Horizont des schwarzen Lochs, und Sie werden sogar noch seltsamer, wenn Sie ihn überqueren. Es gibt einen Grund, warum Sie, brechen Sie diese unsichtbare Barriere, die nicht in der Lage, ihn nie zu verlassen. Und egal, welche Klasse des schwarzen Lochs Sie hat, was für eine Raumschiff versucht, Sie von dort durchzuführen oder etwas anderes. Allgemeine Relativitätstheorie — eine ernste Sache, vor allem wenn es um schwarze Löcher. Der Grund ist die größte Errungenschaft der Einstein: es ist die Tatsache, WIE ein Schwarzes Loch biegt Raum-Zeit.
Wenn Sie sich sehr weit von einem schwarzen Loch, das Gewebe von Raum gekrümmt weniger. In der Tat, wenn Sie sehr weit von einem schwarzen Loch, dessen Schwerkraft nicht zu unterscheiden von allen anderen Massen, sei es ein Neutronenstern, ein normaler Stern oder einfach nur eine diffuse Wolke aus Gas. Raumzeit kann gekrümmt sein, aber alles, was Sie aus der Ferne erkennen können, ist die Anwesenheit von Masse, ohne Daten über die Verteilung dieser Masse. Aber wenn man mit eigenen Augen, statt Gaswolke, Stern oder Neutronenstern, wird absolut schwarze Kugel in der Mitte, nicht ausstrahlend, kein Licht.
Diese sphärische Gebiet, bekannt als Ereignishorizont, ist nicht etwas physisches, sondern vielmehr eine Fläche von einer bestimmten Größe, aus der Sie nicht fliehen kann Licht. Würde man davon ausgehen, dass aus der Ferne die Größe des schwarzen Lochs scheint so, wie es tatsächlich ist. Mit anderen Worten, wenn man nahe an einem schwarzen Loch, wie es Aussehen wird absolut Schwarzes Loch vor dem hintergrund des Kosmos, an den Grenzen der verzerrten Licht.
Für die Masse des schwarzen Lochs mit Erde wird dieser Bereich winzigen: etwa 1 Zentimeter im Radius; und für die Masse des schwarzen Lochs mit der Sonne wird dieser Bereich von etwa 3 Kilometern im Radius. Wenn skalieren Gewicht (und Größe) bis Supermassive schwarze Loch — wie die, dass im Zentrum unserer Galaxie — Sie erhalten die Größe der planetaren Umlaufbahnen oder einem riesigen roten Stern wie Beteigeuze.
Was passiert, wenn Sie näher und am Ende in ein Schwarzes Loch geraten?
Mit großen Abstand die geometrie des gesehenen wird Ihnen Ihre Erwartungen und Berechnungen. Aber wie Sie die Fortschritte in Ihrem perfekt gestalteten und неразрушимом einem Gerät, werden Sie beginnen zu bemerken etwas seltsames, Annäherung an das schwarze Loch. Wenn man den Abstand zwischen Ihnen und dem Stern entzwei, die Winkelgröße des Sterns scheinen doppelt so viel. Wenn Sie verringern Sie den Abstand bis zu einem Viertel, wird es vier mal mehr. Aber schwarze Löcher andere.
Im Gegensatz zu allen anderen Objekten, auf die Sie gewohnt sind, die je näher, desto größer scheinen, ein Schwarzes Loch in der Größe wächst viel schneller, Dank der unglaublichen Krümmung des Raumes.
Aus unserer Sicht auf der Erde, ein Schwarzes Loch im galaktischen Zentrum scheint winzig, ist sein Radius wird gemessen in микродуговых Sekunden. Aber im Vergleich zu naiven Radius, die Sie erwarten im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie, er scheint auf 150% mehr durch die Krümmung der Raumzeit. Wenn Sie näher zu ihm, zum Zeitpunkt, wenn der Ereignishorizont so groß wie ein voller Mond am Himmel, er wird viermal so viel. Der Grund besteht natürlich darin, dass die Raumzeit gekrümmt ist immer stärker, wenn Sie näher an das schwarze Loch.
Und im Gegenteil, die beobachtete Fläche des schwarzen Loches wächst immer mehr und mehr; auf den Moment, wenn Sie werden nur wenige шварцшильдовских Radien von Ihr, ein Schwarzes Loch wächst zu einer solchen Größe, dass заслонит sich fast die ganze vordere Sichtfeld des Schiffes. Die üblichen geometrischen Objekte Verhalten sich nicht.
Wenn Sie näher an der innersten stabilen Kreisbahn — die beträgt 150% des Radius der Ereignishorizont — Sie werden feststellen, dass das vordere Sichtfeld auf Ihrem Schiff wird absolut schwarz. Sobald Sie überqueren diese genau, auch hinter Ihnen beginnt alles zu sinken in die Dunkelheit. Auch dies ist aufgrund der Tatsache, wie Sie dem Weg des Lichts von verschiedenen Punkten bewegen sich in diesem stark gekrümmten Raumzeit.
In diesem Moment, wenn Sie nicht über den Ereignishorizont, können Sie immer noch schließen. Wenn Sie in setzen ausreichende Beschleunigung Weg vom Ereignishorizont, können Sie es seine Schwerkraft verlassen und zurück in den sicheren Raum-Zeit-weit Weg vom schwarzen Loch. Ihre Gravitations-sensoren werden Ihnen sagen, wo die fallenden Gradienten in Richtung der Mitte weicht der Ebene, wo man sehen kann das Sternenlicht.
Aber wenn Sie weiter fallen bis zum Horizont der Ereignisse, die Sie am Ende sehen, wie das Sternenlicht schrumpft bis zu einem winzigen Punkt hinter Ihnen, die änderung der Farbe blau wegen der blauen Gravitations-Offsets. Im letzten Moment, wenn Sie den Ereignishorizont überqueren, dieser Punkt wird zu einem roten, weißen, blauen und dann, da die kosmische Mikrowellen-und Funk-Hintergründe weichen im sichtbaren Teil des Spektrums.
Und dann… wird die Finsternis. Nichts. Von innen kein Licht aus dem Ereignishorizont, aus dem äußeren des Universums nicht in der Lage, um zu Ihrem Schiff. Jetzt erinnern Sie sich über leistungsstarke Motoren seines Schiffes und darüber nachdenkt, wie man mit Ihrer Hilfe zu entkommen aus dieser Falle. Sie erinnern sich, in welche Richtung lag die Singularität, und versuchen zu bestimmen Gravitations-Gradienten in Richtung zu Ihr. Es ist vorgesehen, dass hinter Ihnen oder vor Ihnen keine andere Materie oder Licht.
Überraschend, selbst wenn zusammen mit Ihnen hinter den Ereignishorizont gelangt viel Licht — Sie werden sehen «Hälfte» des sichtbaren Universums — mit Ihnen an Bord sein werden und auch die Schwerkraft-sensoren. Und sobald Sie den Ereignishorizont überqueren, mit Licht oder ohne, passiert etwas seltsames.
Ihre sensoren werden Ihnen sagen, dass das Gravitations-Gradienten, das geht in die Richtung der Singularität, wird überall, in allen Richtungen. Sogar in die entgegengesetzte Richtung Singularität.
Wie ist das möglich?
Und das ist so, weil Sie am Horizont der Ereignisse, direkt in ihm. Jeder Lichtstrahl, den Sie jetzt излучите, gehen in Richtung Singularität; Sie sind zu tief in нутре Schwarzes Loch, damit er sich woanders.
Wie viel Zeit muss nach der überwindung des Horizonts in Supermassive schwarze Loch, dass sich in Ihrem Zentrum? Ob Sie es glauben oder nicht, trotz der Tatsache, dass der Ereignishorizont kann sein Lichtschwert Stunde im Durchmesser in der Bezugsrahmen, für das erreichen der Singularität benötigen Sie nur etwa 20 Sekunden. Stark einen gekrümmten Raum — eine schreckliche Sache.
Das Schlimmste ist, dass jede Beschleunigung bringen Sie näher an der Singularität noch schneller. Erhöhen Sie die überlebenszeit in diesem Stadium unmöglich. Singularität gibt es in allen Richtungen, wo man auch hinschaut. Widerstand ist zwecklos.
Was Sie sehen, fallen in ein Schwarzes Loch?
Ilja Hel