Может ли свет путешествовать по орбите черной дыры?

Поскольку черные дыры являются самыми мощными гравитационными объектами во Вселенной, то возникает закономерный вопрос: могут ли они исказить свет так, что он не выйдет за их орбиту? И как бы это выглядело, если бы вы могли следовать за светом вокруг черной дыры?


пространство-время Эйнштейна
Рассмотрим этот мысленный эксперимент, который впервые объяснил Ньютон. Представьте, что у вас имеется пушка, которая может стрелять пушечными ядрами очень далеко. В результате выстрела ядро полетело бы по наклонной, а затем врезалось в землю. Но если бы вы смогли при этом избежать сопротивления воздуха, то ядро начало бы путешествовать вокруг Земли. Пушечное ядро окажется на орбите. Конечно, оно бы падало, но кривизна Земли только означает, что оно постоянно падает где-то за горизонтом.

Этот принцип работает не только с пушечными ядрами, астронавтами и спутниками, но и со светом тоже. Это стало одним из самых больших открытий, которое Эйнштейн сделал о природе гравитации. Гравитация не сила притяжения между массами, это на самом деле искажение пространства-времени. Когда свет попадает в гравитационный колодец массивного объекта, он следует по кривизне пространства-времени.

Далекие галактики, наше Солнце и даже Земля делают так, что свет начинает отклонятся от своего пути в соответствии с искажением их пространства-времени. Но гравитация черной дыры еще более удивительна, так как она может связать пространство в узлы. Кроме того, существует область вокруг черной дыры, где даже фотоны вынуждены путешествовать по орбите. Она известна как «сфера фотонов».

В принципе, черные дыры ведут себя как обычные массивные объекты. Если заменить Солнце черной дырой такой же массы, то наша Земля продолжит двигаться по орбите точно таким же образом. Но, приближаясь все ближе и ближе к черной дыре, находящийся на ее орбите объект должен начать двигаться все быстрее и быстрее. Сфера фотонов — это последняя устойчивая орбита, по которой вы путешествовать вокруг черной дыры. И только свет, двигаясь со скоростью света, может существуют на этой высоте.

Представьте, что вы могли бы оказаться в самой сфере фотонов черной дыры. Вы можете направить свой фонарик в одном направлении и увидеть свет позади вас, после того как он полностью обогнет черную дыру. Вы также будете купаться в излучении всех фотонов, находящихся в этой области. Видимый свет может быть приятен, но рентген- и гамма-излучение приготовят вас как утку в духовке.

Под сферой фотонов вы бы увидели только темноту, так как внизу окажется горизонт событий, в котором нет возврата для света. А вверху вы бы увидели Вселенную, искаженную массивной гравитацией черной дыры, и все небо, даже те звезды которые были закрыты черной дырой. Было бы одновременно удивительным и смертельным оказаться в таком месте.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *