Необходимо войти или зарегистрироваться

Авторизация

Введите логин, email или номер телефона, начинающийся с символа «+»
Забыли пароль? Регистрация

Новый пароль

Авторизация

Восстановление пароля

Авторизация

Регистрация

Выберите, пожалуйста, ник на пикабу
Номер будет виден только вам.
Отправка смс бесплатна
У меня уже есть аккаунт с ником Отменить привязку?

Регистрация

Номер будет виден только вам.
Отправка смс бесплатна
Создавая аккаунт, я соглашаюсь с правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.
Авторизация

Пост

Пост

Что именно изображено на фотке чёрной дыры?

cicatrix

10 апреля 2019 года учёные порадовали нас впервые полученным изображением чёрной дыры в центе галактики М87 при помощи телескопа горизонта событий. Думаю, все уже видели, но вот эта боянистая фотка, на всякий случай:

Что именно изображено на фотке чёрной дыры? Космос, Наука, Черная дыра, Длиннопост

Я встречал много разных интерпретаций данного изображения, зачастую, упрощённых. В этом посте я хочу развеять несколько заблуждений относительно этого изображения, которые я встречал, а так же проанализировать, что в действительности мы увидели.


Я не буду долго вдаваться в особенности устройства чёрных дыр, тем более, что материалов по ним много, да и я уже касался теории в этом посте. Коснусь лишь самого главного.


Диск аккреции (Аккреционный диск) — диск, который формируется из материи вблизи космического объекта, обладающего большим гравитационным потенциалом. Ну посудите сами — практически нет двух объектов в космосе, которые имели бы абсолютно параллельные векторы скоростей, соответственно, "падать" строго по направлению к чёрной дыре (радиально) невозможно... вернее, очень маловероятно, что получится. Обычно траектория падения происходит под некоторым углом, по искривлённой спиралевидной траектории. Частички материи по мере приближения к чёрной дыре всё больше ускоряются, и всё чаще соударяются с соседями, отчего ещё больше разогреваются, отчего начинают светиться (и не только в видимом диапазоне). Подробнее о природе данного свечения можно почитать в моём посте "Как выглядит атом".


Ну, собственно, словами "вот аккреционный диск" учёные и сфотографировали, обычно заканчивают повествование. Но мы только начинаем.


Горизонт событий — сфера вокруг центра чёрной дыры радиусом, называемом радиусом Шварцшильда (RS), внутри которой не существует мировых линий, направленных вовне, то есть всё, что находится внутри этого радиуса, никак не может повлиять на то, что находится вовне (электромагнитные волны и информация никогда не смогут покинуть эту сферу).


Но, как и вокруг любого небесного тела, вокруг чёрной дыры существуют стабильные орбиты, то есть, если у какого-то тела скорость достаточна, чтобы обращаться по данной орбите, данное тело не упадёт на чёрную дыру.


Разумеется, самой низкой орбитой, на которой можно существовать, не падая в чёрную дыру, является орбита, на которой орбитальная скорость равна скорости света.

Очень часто приходилось слышать, что вот эта тёмная область в центре — это и есть "тень" горизонта событий, хотя это не совсем так. Эта область несколько больше горизонта событий. Дело в том, что ядра атомов, образующих аккреционный диск, имеют массу, и не могут развить скорость света, соответственно, для них существует предельная орбитальная скорость. Иными словами, существует наиболее низкая устойчивая круговая орбита (англ. innermost stable circular orbit или ICSO).


Если бы чёрная дыра не вращалась, то такая орбита составляла бы 3 радиуса Шварцшильда (3RS), однако, почти все чёрные дыры вращаются, и высота ISCO обычно ниже 3Rs, и зависит от скорости вращения и направления орбиты.


Любое массивное тело, опустившееся ниже данной орбиты, неизбежно упадёт в чёрную дыру.


Соответственно, тёмная область, которую мы видим на фото - это не тень чёрной дыры, а область, ограниченная ISCO.


Фотоны, тем не менее, не имеют массы, поэтому вокруг чёрной дыры ещё ближе к горизонту событий, чем ISCO, существует ещё и так называемая "фотонная сфера" (ссылка на англ.). Для невращающейся чёрной дыры, её радиус составляет всего 1,5 RS. Фотоны света на поверхности данной сферы будут вынуждены вечно вращаться по круговой орбите вокруг чёрной дыры, и, если бы было возможно провести там наблюдение, то, глядя вперёд, можно было бы увидеть свой затылок, так как фотон света, отразившись от нашего затылка, описал бы полный круг вокруг чёрной дыры и вернулся бы в наш глаз. По этой причине, мы практически не видим свет внутри ISCO.


Тем не мене, существуют траектории, позволяющие фотону посетить зону ниже ISCO, но, тем не менее, ускользнуть от притяжения чёрной дыры. Такая траектория показана на рисунке:

Что именно изображено на фотке чёрной дыры? Космос, Наука, Черная дыра, Длиннопост

На ней видно, что фотон может подлететь к чёрной дыре, сделать виток вокруг неё, и улететь прочь. Именно этим объясняется тот феномен, что, с какой бы стороны мы не посмотрели на чёрную дыру, мы всегда увидим аккреционный диск, будто бы мы смотрим на него "сверху".


Для сравнения, возьмём планету Сатурн, с его хорошо видимыми кольцами. В зависимости от взаимной ориентации наблюдателя и колец, мы можем видеть их под разными углами:

Что именно изображено на фотке чёрной дыры? Космос, Наука, Черная дыра, Длиннопост

Так что же, учёным просто повезло пронаблюдать акреционный диск, расположенный под "нужным" углом? Разумеется, нет! Дело в том, что под воздействием огромной гравитации чёрной дыры, пространство-время искривляется таким образом, что по "кромке" чёрного контура мы видим не только "вид спереди", но и то, что происходит позади чёрной дыры. Более наглядно это можно представить по этой картинке. Здесь мы видим аккреционный диск, расположенный практически "ребром" к наблюдателю. Тем не менее, область диска, которая должна скрываться "позади" чёрной дыры, так же видна наблюдателю из-за того, что фотоны света описывают полный круг вокруг наблюдаемой чёрной дыры.

Что именно изображено на фотке чёрной дыры? Космос, Наука, Черная дыра, Длиннопост

Для большей наглядности, вот ещё она картинка:

Что именно изображено на фотке чёрной дыры? Космос, Наука, Черная дыра, Длиннопост

В теории, если бы мы обладали очень большими и мощными телескопами, мы могли бы смотреть на чёрные дыры и заглядывать, таким образом, в собственное прошлое.

203 комментария
Аватар пользователя lonehound lonehound
+68

так эт чо, нас обманули, и там не сама черная дыра?

вот сволочи же ученые, подсовывают какие-то диски аккреции.

кому это надо? черную дыру покажи!

"вот фотка нового Ламборджини - где? - да вот же, следы от протектора".

вот в церкви все честно - вот икона, на ней Бог или Святой, точка.

дети, не верьте атеистам, вот все у них так, сплошное вранье, а начинается все с мячиков, на которые карту плоской Земли натягивают с искажениями.

+68
раскрыть ветку 2
SGPA
+14

Ох как жирненько. Лови плюсик, а то, кажется, тебя не поняли.

+14
Аватар пользователя lafomas.kek lafomas.kek
-3
Иллюстрация к комментарию
-3
checco
+31

Граждане! Доколе @cicatrix будет ходить без ачивки за разъяснение нам астрофизики, квантовой механики и теории относительности!

Предлагаю выдать ему ачивку с Энштейном!

@moderator, ачивки - это к вам?

+31
раскрыть ветку 3
Аватар пользователя moderator moderator
+19

Это к нам)

Если пользователи поддержат идею, проведем голосование

+19
раскрыть ветку 2
Аватар пользователя 2zoodays 2zoodays
+10

Поддерживаю!

+10
Аватар пользователя Liroluka Liroluka
+5

Плюсую)

+5
Аватар пользователя lllSETlll lllSETlll
+99
Иллюстрация к комментарию
+99
раскрыть ветку 6
Uncle.TOM
+52

Да, вроде разжёвано максимально доступно, с картинками и простыми примерами, но я всё равно нихуя не понял.

+52
раскрыть ветку 3
Аватар пользователя NeedToThink NeedToThink
+19

Чувак, просто мы глупенькие,но очень любопытные :(

+19
Аватар пользователя LullabyLonely LullabyLonely
+6

вот после этого видео я разобрался https://www.youtube.com/watch?v=10ap94DJcR0

+6
раскрыть ветку 1
remeslo55
+21
Че там, че там, кто там, кто там - а вона че)
Иллюстрация к комментарию
+21
Аватар пользователя LullabyLonely LullabyLonely
+1

намного понятнее

https://www.youtube.com/watch?v=10ap94DJcR0

+1
Аватар пользователя ArimaKitamura ArimaKitamura
+2

В смысле? Разве это не аниме-девочка?

Иллюстрация к комментарию
+2
Feenn
+2

Совсем тупой вопрос задам, простите. Вот фотоны прилетают к черной дыре, попадают на орбиту, из которой не могут вырваться, и крутятся там до скончания веков. И их там все больше, и больше, и больше. К чему приведет постоянное увеличение количества фотонов на орбите?

+2
раскрыть ветку 3
Аватар пользователя cicatrix cicatrix
+7

На самом деле очень мало фотонов крутятся там вечно. Сами судите, если фотон прилетает извне, но чуть не долетает до фотонной сферы, то , сделав петлю, он улетает обратно. Если он опустится чуть ниже - то он будет поглощён чёрной дырой. То есть, фотон должен иметь траекторию, идеально точно касающуюся радиуса фотонной сферы.

Ну и, кроме того, поскольку материя постоянно поглощается чёрной дырой, то дыра растёт, соответственно, растёт и радиус фотонной сферы. Фотоны, которые раньше имели стабильную орбиту, рано или поздно оказываются ниже фотонной сферы и тоже поглощаются.

+7
раскрыть ветку 1
Аватар пользователя wersaln wersaln
0

Будет ли изменение у фотонов длины волны?

0
Аватар пользователя Galgamet Galgamet
+2

Фотоны отлично покидают орбиту, они не могут вырваться только из самой ЧД.

+2
Аватар пользователя lafomas.kek lafomas.kek
+2
Иллюстрация к комментарию
Иллюстрация к комментарию
Иллюстрация к комментарию
+2
раскрыть ветку 57
Аватар пользователя Galgamet Galgamet
+7

Самое забавное, что есть те, кто реально верит в это.

+7
ещё комментарии
Аватар пользователя Wrex Wrex
+5

Я что-то среди звёзд Киркорова не вижу.

+5
xamdeath
0

А там на нижней фотке, в верхнем правом углу, не иначе распятие?

0
раскрыть ветку 2
Аватар пользователя Krasnoe Krasnoe
0

а на нижней правой изюм

0
Аватар пользователя lafomas.kek lafomas.kek
-4
каждый видит то что хочет, образное мышление.
-4
Аватар пользователя poofik poofik
+1

Я вот до сих пор не понимаю. Черная дыра- это точно дыра? Может это всё- таки черная звезда? Видел кучу картинок, где нарисовано пространство в виде плоскости и сверхмассивное тело, которое около себя это пространство изгибает / искривляет в виде "ямы", в которую, образно падают все тела около массивного обьекта и вращаются допустим вокруг звезды. Это логично и понятно и можно вообразить. Но ведь космос вроде как трехмерное пространство ( не считая времени) и все объекты в космосе тоже трёхмерные, имеют ширину, высоту и глубину, условно три координаты X Y Z. Если ученые говорят что ЧД- это обьект, в сингулярности которого бесконечная сила гравитации ( или масса, не помню), то в трёх мерном пространсве эта гравитационная "яма" куда направлена? Она же не может быть направлена одновременно во всех стороны и не может быть направлена сама в себя. Может ЧД это всё таки шар, твёрдое тело? Да, как звезда, но с огромной массой, но всё таки твердый обьект, к которому всё условно прилипает?

+1
раскрыть ветку 4
Аватар пользователя cicatrix cicatrix
0
Количество измерений всё ещё обсуждается. Суперструнщики, вон, говорят, что их 11.
Чёрная дыра, действительно, не такое уж хорошее название, но, какое есть, такое есть.
Что же до направления - таки да, сама в себя, ну или в другую вселенную.
Миллиметровую бумагу представьте для грубой аналогии. Допустим, это плоское пространство. Расстояния между ячейками одинаковое. Но вокруг черной дыры они со всех сторон сразу уплотняются, и в ограниченной горизонтом событий площади (мы же 2 измерения моделируем) расстояния между ячейками гораздо меньше, так, что некоторые из них в центре вообще равны нулю. Вернее, в центре вообще прокол в бумаге.
0
раскрыть ветку 3
Аватар пользователя poofik poofik
0
сама в себя, ну или в другую вселенную.

Разве это возможно физически?

0
раскрыть ветку 2
Аватар пользователя McDyr McDyr
+1

Эксперимент. Для чистоты берем Сверхмассивнуючернуюдыру (СМЧД) и малуючернуюдыру (МЧД). МЧД по спиральной траектории падает в СМЧД, на близкой орбите МЧД должна набрать бешеную скорость, близкую к световой, что будет происходить дальше?

+1
раскрыть ветку 7
Аватар пользователя PsyDoZa PsyDoZa
+8

Сингулярный пиздец

+8
раскрыть ветку 1
Аватар пользователя Anthon Anthon
0

Синдец

0
Аватар пользователя cicatrix cicatrix
+2

Слияние двух ЧД. Этот процесс на LIGO и наблюдали, так впервые зафиксировали гравитационные волны.

+2
раскрыть ветку 3
Аватар пользователя McDyr McDyr
0

Мне вот что стало интересно, когда МЧД будет на очень низкой орбите, то её скорость будет стремиться к скорости света. Другое бы тело разобрало бы на атомы, но не ЧД. В итоге (чисто теоретически) при приближении к скорости света, масса МЧД, относительно СМЧД начнет расти и в какой-то момент может достигнуть массы СМЧД (этого не будет, но темнеменее). При таких моментах их должно раскидать в стороны. Не?

Что и происходит на этом видео https://youtu.be/4-Er3Ym5Ngw

0
раскрыть ветку 1
Snodo
0

Не факт же что это были ЧД. Возможно и нейтронные звезды.

0
Maco
0

Дальше рубль будет падать.

0
Аватар пользователя starslayer0611 starslayer0611
0
Вот че!
Иллюстрация к комментарию
0
Аватар пользователя ElAlexandro ElAlexandro
0
Вот теперь всё понятно стало. Спасибо.
0
Аватар пользователя Renaris Renaris
0

Горящий пукан.

0
Аватар пользователя Rez0n4nS Rez0n4nS
0

Вроде уже известно, да и на пикабу уже выкладывали :)

Иллюстрация к комментарию
0
vetalysysop
0
мракобесие! Земля плоская! Черные дыры только в жопах!
0
раскрыть ветку 1
theLastArgonaut
-1

Я не понимаю, почему даже в такой довольно серьезной статье, где автор пытается объяснить сложнейшие концепции фундаментальной физики, находится куча подобных личностей, которые ну прям не могут не отрыгнуть на всех присутствующих свой "искромётный" юмор? Господа, ступайте нахер со своими смищными шутейками.

-1
Аватар пользователя ChudiloDobruy ChudiloDobruy
0
Иллюстрация к комментарию
0
Аватар пользователя beliyjeniaaa beliyjeniaaa
0
Предпросмотр
0
oldd00mer
0
Чисто теоретически, получается, что мы можем наблюдать не только свое прошлое, но и прошлое всей видимой из положения ЧД части вселенной. Так выходит?
0
раскрыть ветку 1
Аватар пользователя cicatrix cicatrix
+1

Мы, в общем-то, и так его наблюдаем. Альфу Центавра мы видим такой, какой она была 4 года назад.

+1
Похожие посты
Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: