Το φως δεν επιβραδύνεται - χάνεται η κατεύθυνση «προς τα έξω»
Η γνώριμη εικόνα είναι η εξής: για να φύγεις από τη Γη, χρειάζεσαι ταχύτητα περίπου 11 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, και όσο βαρύτερο είναι το σώμα, τόσο μεγαλύτερη ταχύτητα χρειάζεσαι. Φαίνεται πως το όριο μιας μαύρης τρύπας απλώς είναι πάνω από την ταχύτητα του φωτός - και τίποτα δεν ταξιδεύει γρηγορότερα από το φως. Το συμπέρασμα είναι σωστό, αλλά όχι η αιτία: το φως ούτε επιταχύνει ούτε χάνει κάποιον αγώνα.
Η ταχύτητα του φωτός είναι πάντα η ίδια. Αυτό που αλλάζει είναι ο ίδιος ο χωροχρόνος: η μάζα τον καμπυλώνει και μια ακτίνα ακολουθεί την πιο ευθεία από τις διαθέσιμες τροχιές - όπως περίπου ένα αεροπλάνο πετά «ευθεία», αλλά στον χάρτη διαγράφει καμπύλη. Κοντά στον Ήλιο αυτή η κάμψη είναι απειροελάχιστη, αλλά έχει μετρηθεί πολλές φορές.
Κοντά σε μια μαύρη τρύπα η κάμψη φτάνει στο όριό της. Λίγο πάνω από τον ορίζοντα, μια ακτίνα που κατευθύνεται ακριβώς προς τα πάνω ακόμη φεύγει, ενώ μια που στέλνεται υπό γωνία ανεβαίνει, στρίβει και πέφτει πίσω. Όσο πλησιάζεις στον ορίζοντα, τόσο στενεύει αυτός ο κώνος διαφυγής· πάνω στον ίδιο τον ορίζοντα καταρρέει. Κάτω από αυτόν δεν υπάρχει ούτε μία κατεύθυνση που να οδηγεί μακριά.
Δεν ανεβαίνει άλλο
Το ύψος στο οποίο ανεβαίνει η ακτίνα στον ορίζοντα γεγονότων
Τι φωτίζεται τότε στις εικόνες μαύρων τρυπών;
Το 2019 παρουσιάστηκε η πρώτη εικόνα του περιβάλλοντος μιας υπερμαζικής μαύρης τρύπας - στον γαλαξία M87. Δεν φωτίζεται η ίδια, αλλά το πυρακτωμένο αέριο γύρω της· μέρος του φωτεινού δακτυλίου είναι ακτίνες που περιέκαμψαν την τρύπα και παρ' όλα αυτά έφτασαν σε εμάς. Η σκοτεινή κηλίδα στη μέση είναι αισθητά μεγαλύτερη από τον ίδιο τον ορίζοντα: και οι ακτίνες που περνούν κοντά του καμπυλώνονται προς τα μέσα.
Υπάρχει και μια μεταβατική ζώνη. Φως που εκπέμπεται σχεδόν στο ίδιο το όριο μάς φτάνει, αλλά τεντωμένο: το μήκος κύματός του μεγαλώνει, τα φωτόνια φτάνουν όλο και πιο αραιά. Ένας φακός που έπεφτε μέσα δεν θα έσβηνε μονομιάς για έναν εξωτερικό παρατηρητή - θα κοκκίνιζε και θα θαμπόταν, ώσπου να εξαφανιστεί εντελώς.
Πού συνήθως χαλάει η εικόνα που έχουμε για μια μαύρη τρύπα
Συνήθως μπερδεύει η λέξη «ρουφάει». Από μακριά, μια μαύρη τρύπα έλκει ακριβώς όπως κάθε σώμα με την ίδια μάζα: αν ο Ήλιος γινόταν ξαφνικά μαύρη τρύπα, οι τροχιές των πλανητών δεν θα μετακινούνταν - απλώς θα γινόταν σκοτεινά και κρύα. Τα πράγματα γίνονται ιδιαίτερα μόνο πολύ κοντά στον ορίζοντα.
- Έλεγξε τη λέξη «ταχύτητα»: στον ορίζοντα το φως ταξιδεύει ακριβώς το ίδιο γρήγορα όπως εδώ.
- Έλεγξε τη λέξη «τοίχος»: ο ορίζοντας είναι όριο, όχι επιφάνεια, άρα δεν υπάρχει τίποτα να χτυπήσει.
- Έλεγξε τη λέξη «φωτίζεται»: στις εικόνες φωτίζεται το αέριο γύρω του, τίποτα δεν έρχεται από πέρα από τον ορίζοντα.
- Έλεγξε τη λέξη «ρουφάει»: από μακριά η τρύπα έλκει όπως ένα άστρο της ίδιας μάζας.
Γιατί το φως δεν μπορεί να βγει πέρα από τον ορίζοντα γεγονότων;
Τι φαίνεται ως φωτεινός δακτύλιος στις εικόνες μιας μαύρης τρύπας;
Πηγές
- Ο μηχανισμός περιγράφεται από τη γενική θεωρία της σχετικότητας: τη λύση Schwarzschild (1916) και την έννοια του ορίζοντα γεγονότων. Η πρώτη εικόνα του περιβάλλοντος της μαύρης τρύπας στον γαλαξία M87 παρουσιάστηκε από τη συνεργασία Event Horizon Telescope το 2019
Επόμενο στη σειρά «Μαύρες Τρύπες»
2 άρθρα ολόκληρα στον ιστότοπο, ακόμη 3 στην εφαρμογή
