Missä raja tarkalleen kulkee
Horisontti on etäisyys keskustasta, jossa pakonopeus on yhtä suuri kuin valon nopeus. Sen sisäpuolelta mikään ei pääse ulos - ei siksi, että jokin pidättelisi signaalia, vaan koska kaikki radat johtavat siellä sisäänpäin. Itse rajalla ei ole ainetta, vaan se on tyhjän avaruuden puhdasta geometriaa.
Horisontin säde määräytyy massan mukaan ja kasvaa sen kanssa samassa suhteessa. Jos Maa puristettaisiin mustaksi aukoksi, raja olisi kirsikan kokoinen pallo. Auringolla se olisi pallo, jonka säde on noin 3 km. Galaksimme keskustassa sijaitsevalla Sagittarius A*:lla, jonka massa on noin 4 miljoonaa Auringon massaa, horisontti on 12 miljoonan km:n etäisyydellä.
Rajalla ei ole paikallista tunnusmerkkiä: putoavan aluksen mittarit eivät näyttäisi mitään. Horisontin sijaintia ei myöskään voi laskea yhden lähialueen perusteella - se riippuu aukon koko tulevaisuudesta. Jos siihen putoaa vuoden kuluttua kaasupilvi, horisontti alkaa laajeta jo etukäteen.
Miksi putoaja ei tunne ylitystä
Vaarallinen ei ole raja itse, vaan painovoiman ero: jalkojasi vetää puoleensa voimakkaammin kuin päätäsi, ja kehosi venyy. Horisontissa tämä ero on sitä pienempi, mitä massiivisempi aukko on. Tähdenmassaisen aukon lähellä ihminen repeäisi jo satoja kilometrejä ennen horisonttia. Supermassiivisessa aukossa venytys on rajalla niin vähäistä, ettet tuntisi sitä - repeäminen tapahtuisi myöhemmin, syvällä sisällä.
Kuinka havaittava rajan ylitys on supermassiiviseen aukkoon putoavalle.
Silti kaikki muuttuu. Horisontin takana ”ulospäin” lakkaa olemasta avaruuden suunta ja siitä tulee ajan suunta: et voi liikkua poispäin keskustasta sen enempää kuin täällä kohti eilistä. Taaksepäin lähetetty signaali kulkee silti syvemmälle.
Mitä näkyy ulkopuolelta
Ulkopuolelta kuva on päinvastainen. Mitä lähemmäs horisonttia kohde tulee, sitä hitaammin sen kello käy kaukaiselle havaitsijalle ja sitä punaisemmaksi sen valo muuttuu. Muodollisesti kuva ei koskaan ylitä rajaa: se jähmettyy ikuisesti aivan reunalle.
Mutta ”ikuisesti” tarkoittaa tässä ”näkymättömästi”. Kirkkaus vähenee eksponentiaalisesti ja hyvin nopeasti: tähdenmassaisella aukolla kuva himmenee millisekunneissa, supermassiivisella minuuteissa. Kukaan ei näe hohtavaa kuorta horisonttiin jumiutuneesta aineesta.
Putoavan kohteen kirkkaus ulkopuoliselle havaitsijalle: jokainen askel on 3 kertaa himmeämpi.
Mustien aukkojen kuvissa näkyvä oranssi rengas ei myöskään ole horisontti. Keskellä oleva tumma läiskä on säteeltään noin 2,6 kertaa suurempi: läheltä kulkeva valo kiertyy aukon ympäri, ja varjon reunan määrää tämä optiikka. Kaikki tämä on yleisen suhteellisuusteorian ennustamaa; fyysikot kiistelevät yhä siitä, mitä horisontissa tapahtuu, kun kvanttivaikutukset otetaan huomioon.
Lue loppuun Miqo-sovelluksessa
Vielä 1 minuutti, ja lopussa tietovisa. Artikkeli löytyy kohdasta ”Avaruus → Mustat aukot”
Osoita koodia puhelimen kameralla, niin App Store tai Google Play avautuu.
Lähteet
- Horisontin koot - Schwarzschildin ratkaisu (1916). Varjokuvat - Event Horizon Telescope: M87* (2019), Sagittarius A* (2022)