gov-civil-vilareal.pt블랙홀을 가까이서 보면 어떤 모습일까요?
>블랙홀이 가까이에 있다면 어떻게 생겼을까?
이 질문에 답하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 한 가지 방법은 다음과 같습니다. 검은색이라 아무것도 안보입니다.
이것은 불만족스러울 수 있습니다.
다른 방법은 중요하지 않습니다. 몇 밀리초 안에 어쨌든 죽을 것이기 때문입니다.
그것은 약간 어둡고 사실이지만 불만족스럽습니다.
하지만 당신이 과학자라면 답은 더 복잡합니다. 우리는 그것이 어떻게 생겼는지 알아내기 위해 블랙홀에 가까이 갈 필요가 없으므로 우리 자신의 죽음을 무시할 필요가 없습니다. 그리고 블랙홀이 활발하게 거대한 가스 구름을 먹고 있다고 가정하면 그것이 어떻게 생겼는지 알아낼 수 있습니다.
상대론적 물리학, 복사 전달 물리학(기본적으로 사물이 어떻게 빛나는지), 그리고 치열한 계산을 처리하는 좋은 컴퓨터를 포함하여 많은 수학과 물리학이 필요합니다. 시공간을 뒤틀린 물리학은 그만한 가치가 있습니다.
다음과 같이 보이기 때문입니다.
요점 : 많은 사람들이 보는 것에 대해 혼란스러워합니다. 어느 블랙홀에서 나오는 빛. 빛은 사건의 지평선(또는 상황에 따라 광자 구) 내부에 너무 가까워지면 블랙홀을 탈출할 수 없습니다. 그러나 그 거리를 벗어나면 빛은 자유롭게 이동할 수 있습니다. 그러나 대가를 치르지 않고는 아닙니다. 그 통행료가 무엇인지 알아봅시다.
블랙홀 시뮬레이션의 주석이 달린 버전은 이 기이한 물체의 다양한 부분을 설명합니다. 신용 거래: NASA의 Goddard 우주 비행 센터/Jeremy Schnittman
시뮬레이션으로 돌아가서 여전히 바깥쪽으로 움직이고 있는 광자 구 바로 바깥에는 광자 고리라고 하는 좁은 빛의 고리가 있습니다. 이것은 블랙홀로 향하는 광자가 머무르는 강착 원반의 빛입니다. 단지 광자권 한계 밖에 있기 때문에 블랙홀을 몇 번 선회한 후에 다시 나옵니다. 광자 구 외부에 잘 머물고 있는 광자는 계속 진행하기 때문에 주위에 간격이 있습니다. 그 경로는 블랙홀의 중력에 의해 심하게 구부러지지만 우리를 향하기에는 충분하지 않습니다. 그래서 우리는 그 지역에서 빛을 보지 못합니다.
광자 구 밖에서 우리는 강착 원반 자체에서 나오는 빛을 봅니다. 하지만 그것은 엉망입니다. 토성의 고리처럼 블랙홀 주위에 평평한 원반이 있음을 기억하십시오. 그러나 우리는 디스크가 방출하는 빛으로 디스크를 볼 수 있으며 블랙홀이 디스크에서 즐거운 시간을 보내고 있습니다.
블랙홀 주변의 빛의 경로는 중력에 의해 심하게 왜곡됩니다. 이 그림에서 지구는 오른쪽으로 치우쳐 있고 블랙홀 뒤의 물질에서 나오는 빛은 우리 쪽으로 구부러져 블랙홀 자체가 있는 곳에 구멍을 남깁니다. 신용 거래: 니콜 R. 풀러/NSF
블랙홀 앞에서 원반은 비교적(하!) 정상처럼 보입니다. 그 빛은 디스크에서 블랙홀의 중력 우물에서 곧바로 우리에게 전달되므로 왜곡되지 않습니다. 그런데 그것을 오른쪽으로 쭉 따라가다 보면 갑자기 위로 꼬여 블랙홀 위에 아치를 형성한다. 디스크의 뒷면입니다! 블랙홀 뒤에 있기 때문에 일반적으로 볼 수 없습니다. 그러나 디스크의 그 부분에서 나오는 빛의 일부는 약 그리고 ~ 위에 강력한 중력에 의해 휘어진 블랙홀이 우리를 향한 방향으로 휘어져 우리가 그것을 볼 수 있게 해준다.
블랙홀 위의 아치에 있는 그 빛은 강착 원반의 위쪽에서 오고 있습니다. 빛 밑면 또한 블랙홀 주위를 돌지만 블랙홀의 바닥을 중심으로 구부러져 있기 때문에 블랙홀 아래의 디스크 부분도 보입니다. 위의 것보다 작은 원처럼 보이지만 이 크기와 기하학은 보는 각도에 따라 다릅니다. 이 두 아치의 모양은 시야각에 따라 달라집니다. 빛이 블랙홀 주변에서 구부러지는 방식이 디스크 자체에 대해 위 또는 아래로 이동할 때 보는 방식을 변경하기 때문입니다. 보는 각도가 변경됨에 따라 비디오에서 이러한 일이 발생하는 것을 볼 수 있습니다.
주의할 점이 하나 더 있습니다. 이 시뮬레이션에서 강착 디스크의 가스는 블랙홀을 왼쪽에서 오른쪽으로 돌고 있습니다. 중요합니다! 왼쪽의 디스크가 오른쪽보다 더 밝게 보이는 것을 볼 수 있습니까? 그것은 상대론적 빔(relativistic beaming)이라고 하는 실제 효과입니다. 나는 그것에 대해 전에 썼습니다 :
라는 효과가 있습니다 상대론적 빔 , 블랙홀 바로 바깥을 공전하는 물질의 엄청나게 빠른 움직임으로 인해 발생합니다. 전구를 앞에 두면 빛이 구 형태로 모든 방향으로 팽창하지만 전구가 빛의 속도로 움직이면 우리가 보는 빛이 손전등처럼 빛을 발하는 것처럼 보입니다. , 움직이는 방향으로 조준합니다. 이 기이한 효과는 빛의 속도로 가까이 다가오는 물체가 더 많이 빛이 당신에게 집중되기 때문에 더 밝게 보이고 멀어지는 물체는 빛이 당신에게서 멀어지기 때문에 더 어둡게 보인다는 것을 의미합니다.
야생의 전화는 무엇입니까
왼쪽의 가스는 당신을 향하고 있으므로, 그렇지 않으면 당신을 놓칠 수 있는 빛의 일부가 당신을 향해 발사되어 더 밝게 보입니다. 왼쪽에 있는 가스가 당신에게서 멀어지고 있으므로 그 빛이 당신에게서 훨씬 더 멀리 비춰져 흐려집니다.
이 모든 것이 친숙하게 들린다면 블랙홀의 광자 구의 맨 처음 이미지 — 이 경우, 5,500만 광년 떨어진 은하 M 87의 중심에 있는 천체로, 행성 전역의 전파 망원경 배열인 이벤트 호라이즌 망원경으로 촬영했습니다.
초거대질량 블랙홀의 '그림자'에 대한 최초의 이미지. 이것은 지구에서 5,500만 광년 떨어진 은하 M87의 중심부에 위치한 태양의 65억 배 질량을 가진 블랙홀 주변 영역을 보여줍니다. 신용 거래: NSF
흐릿하지만 같은 기능을 보여줍니다! 곧 이러한 물체에 대한 더 많은, 더 선명한 이미지를 볼 수 있기 때문에 계속 지켜봐 주시기 바랍니다.
그래서 이 시점에서 잠시 시간을 내어 블랙홀이 이상하다고 생각해도 괜찮다고 생각합니다.
하지만, 그게 자연입니다. 우주는 우리의 상식을 따라야 할 의무가 없습니다. 그러나 시간을 내어 우주를 실제로 보고 관찰하고 패턴, 패턴 이면의 수학, 수학이 암시하는 물리학, 즉 수학 요구 — 그러면 우주에서 가장 이상한 것조차도 이해할 수 있게 됩니다.
그것은 당신이 우주를 영원히 떠나기 전 마지막 몇 밀리초 동안, 아마도 위안이 될 것이라고 생각하는 것이 좋습니다. 즐거운 여행 되세요!
