gov-civil-vilareal.ptHoe ziet een zwart gat er van dichtbij uit?
>Hoe zou een zwart gat eruit zien als je er dichtbij zou zijn?
Er zijn verschillende manieren om deze vraag te beantwoorden. Een manier is: niets. Het is zwart, dus het lijkt nergens op.
Dit kan onbevredigend zijn.
call of duty oneindige oorlogvoering gezond verstand media
Een andere manier is: het maakt niet uit, want binnen een paar milliseconden ben je toch dood.
Dat is een beetje duister, en hoewel waar, ook onbevredigend.
Als je echter een wetenschapper bent, is het antwoord ingewikkelder. We hoeven niet dicht bij een zwart gat te komen om erachter te komen hoe het eruit ziet, dus het is niet nodig om onze eigen ondergang te trotseren. En als we stellen dat het zwarte gat actief, laten we zeggen, een grote gaswolk eet, dan kunnen we uitzoeken hoe het eruit ziet.
Je hebt veel wiskunde en natuurkunde nodig, inclusief relativistische natuurkunde, stralingsoverdrachtsfysica (eigenlijk, hoe dingen gloeien), en een goede computer om de felle berekeningen uit te voeren, maar wat je krijgt is iets zo cool dat het de hersen-en- ruimtetijd-draaiende natuurkunde die het waard is.
Omdat het er zo uitziet:
Een punt: veel mensen raken in de war over zien elk licht van een zwart gat. Licht kan niet aan een zwart gat ontsnappen als het te dichtbij komt, binnen de waarnemingshorizon (of de fotonbol, afhankelijk van de omstandigheden). Maar buiten die afstand is het licht vrij om weg te reizen… maar niet zonder een prijs te betalen. Laten we eens kijken wat die tol is.
Een geannoteerde versie van een simulatie van een zwart gat legt de verschillende onderdelen van dit bizarre object uit. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Terug naar de sim, en nog steeds naar buiten bewegend, net buiten die fotonbol is een smalle ring van licht, de fotonenring genoemd. Dit is licht van de accretieschijf, waar de fotonen die naar het zwarte gat kwamen, blijven alleen maar buiten de limiet van de fotonsfeer, dus draaien ze een paar keer om het zwarte gat voordat ze er weer uitkomen. Er is een opening omheen omdat fotonen die ver buiten de fotonsfeer blijven gewoon doorgaan - hun pad wordt ernstig gebogen door de zwaartekracht van het zwarte gat, maar niet genoeg om naar ons toe te komen. We zien dus geen licht uit die regio.
Buiten de fotonenbol zien we het licht van de accretieschijf zelf… maar het is een zooitje. Onthoud dat het een platte schijf rond het zwarte gat is, zoals de ringen van Saturnus. Maar we zien de schijf door het licht dat hij uitstraalt, en dat is een vrolijke hel die erop wordt gespeeld door het zwarte gat.
Het pad van licht rond een zwart gat wordt ernstig vervormd door de zwaartekracht. In dit diagram staat de aarde naar rechts, en licht van materiaal achter het zwarte gat wordt naar ons toe gebogen, waardoor een gat overblijft waar het zwarte gat zelf is. Credit: Nicolle R. Fuller/NSF
Voor het zwarte gat ziet de schijf er relatief (ha!) normaal uit. Dat licht gaat van de schijf naar ons, recht uit de zwaartekracht van het zwarte gat, dus het is niet zo vervormd. Als je het echter naar rechts volgt, knikt het plotseling omhoog en vormt een boog over het zwarte gat. Dat is de achterkant van de schijf! Normaal zou je het niet zien, aangezien het zich achter het zwarte gat bevindt. Maar een deel van het licht van dat deel van de schijf gaat in de omgeving van en over het zwarte gat, gebogen door de felle zwaartekracht in een richting naar ons toe, waardoor we het kunnen zien.
Dat licht in de boog boven het zwarte gat komt van de bovenkant van de accretieschijf. Licht van de onderkant gaat ook rond het zwarte gat, maar het is gebogen rond de bodem van het zwarte gat, dus we zien dat deel van de schijf ook onder het zwarte gat. Dat ziet eruit als een kleinere cirkel dan de bovenste, maar deze grootte en geometrie hangt af van de hoek van waaruit je kijkt. De vorm van deze twee bogen hangt af van de kijkhoek, omdat de manier waarop het licht rond het zwarte gat wordt gebogen, de manier verandert waarop we het zien als we omhoog of omlaag bewegen ten opzichte van de schijf zelf. Je kunt dat zien gebeuren in de video als de kijkhoek verandert.
manifestatiemethoden 3 6 9
Er is nog iets om op te merken. In deze simulatie draait het gas in de accretieschijf van links naar rechts om het zwarte gat. Dat is belangrijk! Zie je hoe de schijf aan de linkerkant er helderder uitziet dan aan de rechterkant? Dat is een echt effect, relativistisch stralen genoemd. Ik heb er al eerder over geschreven :
Er is een effect genaamd relativistische stralen , veroorzaakt door de ongelooflijk snelle beweging van het materiaal terwijl het net buiten het zwarte gat draait. Als je een gloeilamp voor je houdt, breidt het licht zich uit in een bol, in alle richtingen, maar als die gloeilamp met de snelheid van het licht beweegt, lijkt het licht dat we eruit zien uitgestraald te worden, als een zaklamp , gericht in de richting waarin het beweegt. Dit bizarre effect houdt in dat een object dat met bijna de snelheid van het licht naar je toe komt, helderder lijkt, omdat meer van zijn licht op jou is gericht, en iets dat weg beweegt donkerder lijkt, omdat het licht van je af is gericht.
999 engel nummer liefde
Het gas aan de linkerkant wordt naar je toe geleid, dus een deel van zijn licht dat je anders zou missen, wordt naar je toe gestraald, waardoor het er helderder uitziet. Het gas aan de linkerkant gaat van je af, dus het licht wordt nog verder van je af gestraald, waardoor het wordt gedimd.
Als dit allemaal bekend klinkt, kan dat zijn omdat je denkt aan het allereerste beeld van een fotonenbol van een zwart gat - in dit geval die in het centrum van de melkweg M 87, 55 miljoen lichtjaar verwijderd, gemaakt door de Event Horizon Telescope, een reeks radiotelescopen over de hele planeet.
Het allereerste beeld van de 'schaduw' van een superzwaar zwart gat. Dit toont het gebied rond een zwart gat met een massa van 6,5 miljard keer die van de zon, op 55 miljoen lichtjaar afstand van de aarde in de kern van het sterrenstelsel M87. Credit: NSF
Fuzzy, maar het vertoont dezelfde kenmerken! Blijf ons ook volgen, want binnenkort zullen we meer en duidelijkere afbeeldingen van deze objecten zien.
Dus ik denk dat het op dit moment goed is om even de tijd te nemen en te denken: zwarte gaten zijn raar.
Maar goed, dat is de natuur. Het universum is niet verplicht om ons gezond verstand te gehoorzamen, hoe ongewoon en onzinnig dat ook mag zijn. Maar als je de tijd neemt om echt naar het heelal te kijken, het te observeren, de patronen te vinden, de wiskunde achter die patronen en de fysica die wiskunde impliceert - die wiskunde eisen - dan worden zelfs de raarste dingen in het heelal begrijpelijk.
Dat is een leuke gedachte om te hebben, misschien zelfs geruststellend, in de laatste paar milliseconden voordat je het universum voor altijd verlaat. Goede reis naar beneden!
