RU
СкачатьСкачать

Почему из чёрной дыры не выходит свет

Редакция Miqo · 1 источник

Свет не тормозит - пропадает само направление «наружу»

Привычная картинка такая: чтобы улететь с Земли, нужна скорость около 11 километров в секунду, а чем тяжелее тело, тем больше нужно. Кажется, что у чёрной дыры порог просто поднялся выше скорости света - а быстрее света ничего не летает. Ответ тут верный, а причина - нет: свет не разгоняется и не проигрывает гонку.

Скорость света всегда одна и та же. Меняется не она, а само пространство-время: масса искривляет его, и луч идёт по самой прямой из доступных траекторий - примерно как самолёт летит «прямо», а на карте выходит дуга. Возле Солнца этот изгиб крошечный, но его измеряли много раз.

Возле чёрной дыры изгиб доходит до предела. Чуть выше горизонта луч, направленный строго вверх, ещё уходит, а направленный под углом - поднимается, заворачивает и падает обратно. Чем ближе к горизонту, тем уже этот конус выхода; на самом горизонте он схлопывается. Ниже нет ни одного направления, которое уводило бы прочь.

Выше не поднимается

Вспышка у горизонтаВозвращается внутрь

Высота, на которую поднимается луч у горизонта событий

Что тогда светится на снимках чёрных дыр

В 2019 году показали первое изображение окрестностей сверхмассивной чёрной дыры - в галактике M87. Светится не она, а раскалённый газ вокруг; часть яркого кольца - это лучи, которые обогнули дыру по дуге и всё-таки ушли к нам. Тёмное пятно в середине заметно больше самого горизонта: лучи, прошедшие рядом, тоже загибаются внутрь.

Есть и переходная полоса. Свет, испущенный почти у самой границы, до нас доходит, но растянутым: длина волны растёт, фотоны приходят всё реже. Уроненный внутрь фонарик со стороны не погас бы разом - он краснел бы и тускнел, пока не пропал совсем.

Где картинка чёрной дыры обычно ломается

Чаще всего мешает слово «засасывает». Издалека чёрная дыра притягивает ровно так же, как любое тело такой же массы: если бы Солнце вдруг стало чёрной дырой, орбиты планет не сдвинулись бы - стало бы просто темно и холодно. Особенным всё делается только вплотную к горизонту.

  • Проверь слово «скорость»: у горизонта свет идёт ровно так же быстро, как здесь.
  • Проверь слово «стенка»: горизонт - это граница, а не поверхность, задеть там нечего.
  • Проверь слово «светится»: на снимках светится газ вокруг, из-за горизонта не приходит ничего.
  • Проверь слово «засасывает»: издалека дыра тянет как звезда такой же массы.
Проверь себя1 / 2

Почему свет не может выйти из-за горизонта событий?

Источники

  1. Механизм описывает общая теория относительности: решение Шварцшильда (1916) и понятие горизонта событий. Первое изображение окрестностей чёрной дыры в галактике M87 - коллаборация Event Horizon Telescope, 2019 год

Дальше в серии «Чёрные дыры»

2 статьи целиком на сайте, ещё 3 - в приложении

Все статьи подтемы

Ещё 3 статьи серии - в приложении

Они ждут в разделе «Космос → Чёрные дыры». Бесплатно.

Тест · 12 вопросовХорошо ли ты знаешь тему «Чёрные дыры»?