Dlaczego światło nie może uciec z czarnej dziury?

Słyszałem, że światło nie może uciec z czarnej dziury . Czy to możliwe Jeśli nie to dlaczego?

Czarna dziura ma horyzont zdarzeń, który „oznacza punkt bez powrotu”. Tak więc, światło nie może uciec z czarnej dziury.

Czemu? Pomyśl o „tkaninie czasoprzestrzennej”. Moim zdaniem jest to najłatwiejszy sposób zrozumienia fizyki w pracy.

Zwykle tkanina wyglądałaby tak:

_{(źródło: dlaczegofiles.org )}

Jednak czarna dziura ma tak dużą grawitację, że można powiedzieć, że „rozrywa” czasoprzestrzenną tkaninę:

_{(źródło: ddmcdn.com )}

Kiedy światło uderza w ten obszar o niezwykle intensywnej grawitacji, po prostu nie może się wydostać - światło przemieszcza się „wzdłuż” materiału, a ponieważ jest pęknięcie w tkaninie, można powiedzieć, że po prostu znika - staje się częścią osobliwości .

Jest to oczywiście uproszczenie, ale wystarczy zrozumieć przynajmniej część fizyki stojącej za tym zjawiskiem.

Lubię o tym myśleć w kategoriach prędkości ucieczki .

Prędkość ucieczki to prędkość potrzebna do uniknięcia przyciągania grawitacyjnego danego obiektu. Dla Ziemi prędkość ta wynosi 11,2 km / sekundę (Mach 34!). Kiedy rakiety wystrzeliwują z Ziemi, nie próbują osiągnąć określonej wysokości lub wysokości, próbują osiągnąć określoną prędkość, prędkość ucieczki.

Gdy rakieta osiągnie 11,2 kipsa *, osiągnęła prędkość niezbędną do całkowitego opuszczenia Ziemi. Jeśli rakieta nie osiągnie tej prędkości, niezależnie od jej wysokości, spadnie z powrotem na Ziemię. (Możesz sobie wyobrazić magiczny balon, który powoli unosi cię w kosmos, obok ISS i większości satelitów, a następnie puszczasz: ponieważ nie jedziesz wystarczająco szybko, spadniesz z powrotem, minie wszystkie satelity i uderzyć w ziemię).

Mniejsze ciała grawitacyjne, takie jak księżyc, mają mniejsze prędkości ucieczki. Właśnie dlatego lądowniki księżycowe były w stanie opuścić Księżyc z tak małym stopniem wznoszenia się , w porównaniu z masywnym Saturnem V, który potrzebował do opuszczenia Ziemi: musieli lecieć tylko 2,4 km / s.

Aby uciec przed słońcem, musisz pokonać 617,5 km / s!

Na szczęście dla nas światło płynie szybciej niż 617,5 kipsów, więc jesteśmy w stanie zobaczyć światło utworzone na Słońcu. Jednak wraz ze wzrostem masy obiektu prędkość ucieczki osiągnie lub przekroczy 299 792 km / s, czyli prędkość światła. W tym momencie nawet samo światło nie może podążyć wystarczająco szybko, aby dobrze uciec grawitacji i zawsze będzie przyciągane z powrotem do czarnej dziury.

* Skrót od „ ki lometers p er s econd”

Nie zapominaj, że jeśli czarna dziura ma mniej niż obecną stabilną masę czarnej dziury (3 masy słoneczne), wówczas odparowuje - przekształcając swoją masę w promieniowanie, w którym to przypadku wydzielałoby światło, głównie promienie X i gamma, w coraz szybszym tempie wraz ze spadkiem masy, aż cała czarna dziura zamieni się w błysk twardego promieniowania.

http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation

Jednak to światło jest masą uciekającej czarnej dziury w postaci najbardziej podstawowej formy energii.