Kde presne vedie hranica
Horizont je vzdialenosť od stredu, pri ktorej sa druhá kozmická rýchlosť vyrovná rýchlosti svetla. Bližšie už nič neunikne von - nie preto, že by niečo zadržiavalo signál: všetky trajektórie tam vedú dovnútra. Na samotnej hranici nie je žiadna hmota, je to čistá geometria prázdneho priestoru.
Polomer horizontu určuje hmotnosť a rastie s ňou priamo úmerne. Stlač Zem na čiernu dieru - hranica by viedla po guľôčke veľkej ako čerešňa. Pri Slnku by to bola guľa s polomerom asi 3 km. Pri Sagittarius A* v strede našej Galaxie, s približne 4 miliónmi hmotností Slnka, je horizont vzdialený 12 miliónov km.
Táto hranica nemá žiadny miestny znak: prístroje na padajúcej lodi neukážu nič. A polohu horizontu nevypočítaš len z jedného okolia - závisí od celej budúcnosti diery. Ak do nej o rok spadne oblak plynu, horizont sa začne rozširovať vopred.
Prečo padajúca osoba prechod nepocíti
Nebezpečná nie je samotná hranica, ale rozdiel v gravitácii: nohy priťahuje silnejšie než hlavu a telo sa naťahuje. Na horizonte je tento rozdiel tým slabší, čím je diera hmotnejšia. Pri diere s hviezdnou hmotnosťou by človeka roztrhalo už stovky kilometrov pred horizontom. Pri supermasívnej je naťahovanie na hranici také malé, že by to nebolo cítiť - k roztrhnutiu dôjde neskôr, hlboko vnútri.
Ako citeľný je prechod hranice pre človeka padajúceho do supermasívnej diery.
A predsa sa zmenilo všetko. Za horizontom prestáva byť „von“ smerom v priestore a stáva sa smerom v čase: pohybovať sa tam od stredu nedá rovnako, ako sa tu nedá ísť do včera. Signál vyslaný späť aj tak putuje hlbšie.
Čo vidno zvonka
Zvonka je obraz opačný. Čím bližšie je objekt k horizontu, tým pomalšie pre vzdialeného pozorovateľa bežia jeho hodiny a tým červenšie je jeho svetlo. Formálne jeho obraz hranicu nikdy neprekročí: navždy zamrzne priamo na okraji.
Lenže „navždy“ tu znamená „neviditeľne“. Jas klesá exponenciálne a veľmi rýchlo: pri diere s hviezdnou hmotnosťou obraz zhasne za milisekundy, pri supermasívnej za minúty. Žiadny žiariaci obal z hmoty uviaznutej na horizonte nikto nevidí.
Jas padajúceho objektu pre vonkajšieho pozorovateľa: každý krok je 3-krát slabší.
Oranžový prstenec na snímkach čiernych dier tiež nie je horizont. Tmavá škvrna v strede je polomerom asi 2,6-krát väčšia: svetlo prechádzajúce nablízku sa okolo diery stáča a okraj tieňa určuje táto optika. To všetko sú predpovede všeobecnej teórie relativity; o tom, čo sa na horizonte deje po zohľadnení kvantových efektov, sa fyzici stále sporia.
Dočítaj v aplikácii Miqo
Ešte 1 minúta a na konci kvíz. Nájdeš ho v sekcii „Vesmír → Čierne diery“
Namier sem fotoaparát telefónu a otvorí sa App Store alebo Google Play.
Zdroje
- Rozmery horizontu - Schwarzschildovo riešenie (1916). Snímky tieňa - Event Horizon Telescope: M87* (2019), Sagittarius A* (2022)