Vzhledem k tomu, že černé díry jsou nejsilnější gravitační skvrny v celém vesmíru, mohou zkreslit světlo natolik, že se skutečně dostane na oběžnou dráhu? A jak by to vypadalo, kdybyste mohli přežít a následovat světlo na této cestě kolem černé díry?
Dostal jsem tuto skvělou otázku od diváka. Je možné, aby světlo obíhalo černou díru?
Zvažte tento myšlenkový experiment, který poprvé vysvětlil Newton. Představte si, že máte dělo, které dokáže vystřelit dělovou kouli daleko. Míč by letěl dolů a pak narazil do hlíny. Pokud byste dělovou kouli vystřelili silněji, letěla by dále, než by narazila do země. A pokud byste dokázali vystřelit dělovou kouli dostatečně tvrdě a ignorovali odpor vzduchu – obletěla by celou Zemi. Dělová koule by byla na oběžné dráze. Padá k Zemi, ale zakřivení Země znamená, že neustále klesá těsně nad horizont.
Funguje to nejen s dělovými koulemi, astronauty a satelity, ale také se světlem. To byl jeden z velkých objevů, které Einstein učinil o povaze gravitace. Gravitace není přitažlivá síla mezi hmotami, je to ve skutečnosti deformace časoprostoru. Když světlo dopadá do gravitační studny masivního objektu, ohýbá se, aby sledovalo zakřivení časoprostoru.
Vzdálené galaxie, Slunce a dokonce i naše vlastní Země způsobí, že světlo bude vychýleno z jeho dráhy zkreslením časoprostoru. Ale je to neuvěřitelná gravitace černé díry, která dokáže svázat časoprostor do uzlů. A ano, kolem černé díry existuje oblast, kde jsou dokonce i fotony nuceny cestovat po oběžné dráze. Ve skutečnosti je tato oblast známá jako „fotonová koule“.
Z dostatečné vzdálenosti se černé díry chovají jako jakýkoli masivní objekt. Pokud byste Slunce nahradili černou dírou o stejné hmotnosti, naše Země by nadále obíhala úplně stejně. Ale jak se přibližujete a přibližujete k černé díře, obíhající objekt se musí pohybovat rychleji a rychleji, jak se otáčí kolem masivního objektu. Fotonová koule je konečná stabilní dráha, kterou můžete mít kolem černé díry. A pouze světlo, pohybující se rychlostí světla, může ve skutečnosti existovat v této výšce.
Umělecký dojem černé díry. Kredit: ESO/L. Calçada
Představte si, že byste mohli existovat přímo ve fotonové sféře černé díry. Což nemůžete, tak to nezkoušejte. Mohli byste namířit baterku jedním směrem a vidět světlo za sebou poté, co plně obíhalo černou díru. Byli byste také zaplaveni zářením všech fotonů zachycených v této oblasti. Viditelné světlo může být hezké, ale rentgenové a gama záření by vás uvařilo jako v troubě.
Pod fotonovou sférou byste viděli pouze tmu. Tam dole je horizont událostí, světelný bod, odkud není návratu. A nahoře byste viděli vesmír zdeformovaný masivní gravitací černé díry. Ve svém pohledu byste viděli celou oblohu, dokonce i hvězdy, které by za normálních okolností černá díra zakrývala, jak se ovíjí její gravitací. Bylo by to úžasné a smrtící místo, ale určitě by překonalo pád pod horizont událostí.
Kdybyste se mohli dostat dolů do fotonové sféry, jaké experimenty byste chtěli dělat? Řekněte nám to v komentářích níže.
Podcast (audio): Stažení (Trvání: 3:45 – 3,4 MB)
Předplatit: Apple podcasty | RSS
Podcast (video): Stažení (77,9 MB)
Předplatit: Apple podcasty | RSS