Var gränsen går
Horisonten är det avstånd från centrum där flykthastigheten är lika stor som ljusets hastighet. Närmare än så kan ingenting ta sig ut - inte för att något håller kvar signalen: alla banor där leder inåt. Det finns ingen materia vid själva gränsen, den är tomrymdens rena geometri.
Horisontens radie bestäms av massan och växer proportionellt med den. Pressa ihop jorden till ett svart hål, så går gränsen vid en kula stor som ett körsbär. Om solen blev ett svart hål skulle det vara en kula med en radie på omkring 3 km. För Sagittarius A* i vår galax centrum, med ungefär 4 miljoner solmassor, ligger horisonten 12 miljoner km bort.
Gränsen har inget lokalt kännetecken: instrumenten på ett fallande rymdskepp skulle inte visa något. Och horisontens läge kan inte beräknas utifrån ett enda närområde - det beror på hela det svarta hålets framtid. Om ett gasmoln faller in i det om ett år börjar horisonten expandera i förväg.
Varför den fallande inte känner passagen
Det är inte själva gränsen som är farlig, utan skillnaden i gravitation: dina fötter dras starkare än ditt huvud och kroppen sträcks ut. Vid horisonten är skillnaden desto svagare ju mer massivt hålet är. Nära ett svart hål med stjärnmassa skulle en människa slitas sönder hundratals kilometer före horisonten. Vid ett supermassivt hål är sträckningen vid gränsen så liten att du inte skulle känna den - sönderslitningen sker senare, djupt därinne.
Hur märkbar gränspassagen är för den som faller in i ett supermassivt hål.
Ändå har allt förändrats. Bortom horisonten upphör "utåt" att vara en riktning i rummet och blir en riktning i tiden: att röra sig bort från centrum är där lika omöjligt som att här röra sig till i går. En signal som skickas bakåt fortsätter ändå djupare in.
Vad som syns utifrån
Utifrån är bilden den omvända. Ju närmare ett objekt kommer horisonten, desto långsammare går dess klocka för en avlägsen observatör och desto rödare blir dess ljus. Formellt passerar bilden aldrig gränsen: den stannar för alltid precis vid kanten.
Men "för alltid" betyder här "osynligt". Ljusstyrkan avtar exponentiellt och mycket snabbt: vid ett hål med stjärnmassa slocknar bilden på millisekunder, vid ett supermassivt på minuter. Ingen ser något lysande hölje av materia som fastnat vid horisonten.
Ljusstyrkan hos ett fallande objekt för en yttre observatör: varje steg är 3 gånger svagare.
Den orange ringen på bilder av svarta hål är inte heller horisonten. Den mörka fläcken i mitten har ungefär 2,6 gånger större radie: ljus som passerar nära snurrar runt hålet, och skuggans kant bestäms av denna optik. Allt detta förutsägs av den allmänna relativitetsteorin; fysiker diskuterar fortfarande vad som händer vid horisonten när kvanteffekter räknas med.
Läs klart i Miqo-appen
1 minut kvar, sedan ett quiz i slutet. Du hittar den under ”Rymden → Svarta hål”
Rikta mobilkameran hit för att öppna App Store eller Google Play.
Källor
- Horisontens storlek - Schwarzschildlösningen (1916). Bilder av skuggan - Event Horizon Telescope: M87* (2019), Sagittarius A* (2022)