KAN LIGHT ORBIT A BLACK HOLE?

Send

Eftersom svarta hål är de mest kraftfulla tyngdpunkterna i hela universum, kan de snedvrida ljuset så mycket att det faktiskt går i omloppsbana? Och hur skulle det se ut om du kunde överleva och följa ljuset i denna resa runt ett svart hål?

Jag fick den här stora frågan från en tittare. Är det möjligt för ljus att kretsa runt ett svart hål?

Tänk på detta tankeexperiment som först förklarades av Newton. Föreställ dig att du hade kanon som kunde skjuta en kanonkula långt borta. Bollen skulle flyga nedåt och sedan krascha i smuts. Om du sköt kanonbollen hårdare skulle den flyga längre innan du smällde ner i marken. Och om du kunde skjuta kanonkulan tillräckligt hårt och ignorera luftmotstånd - det skulle resa hela jorden. Kanonkulan skulle vara i omloppsbana. Den faller mot jorden, men jordens krökning betyder att den ständigt faller precis över horisonten.

Detta fungerar inte bara med kanonkulor, astronauter och satelliter, utan också med ljus. Detta var en av de stora upptäckter som Einstein gjorde om gravitationens natur. Tyngdkraften är inte en attraktiv kraft mellan massorna, det är faktiskt en snedvridning av rymdtiden. När ljuset faller in i ett massivt föremåls tyngdbrunn, böjer det att följa rymdtidens krökning.

Avlägsna galaxer, solen och till och med vår egen jord kommer att leda till att ljuset avleds från dess väg genom deras snedvridning av rymdtiden. Men det är den otroliga tyngdkraften hos ett svart hål som kan binda utrymme i knutar. Och ja, det finns en region runt ett svart hål där även fotoner tvingas resa i en bana. I själva verket är denna region känd som "fotonsfären".

Tillräckligt långt borta fungerar svarta hål som alla massiva objekt. Om du ersatte solen mot ett svart hål med samma massa, skulle vår jord fortsätta att kretsa på exakt samma sätt. Men när du kommer närmare och närmare det svarta hålet, måste det kretsande objektet gå snabbare och snabbare när det piskar runt det massiva objektet. Fotonsfären är den sista stabila banan du kan ha runt ett svart hål. Och endast ljus som rör sig vid, ja, lätt hastighet, kan faktiskt existera i denna höjd.

Föreställ dig att du kan existera precis vid fotonsfären i ett svart hål. Vilket du inte kan, så försök inte. Du kan rikta din ficklampa i en riktning och se ljuset bakom dig, efter att det helt kretsade om det svarta hålet. Du skulle också badas i strålningen för alla fotoner som fångats i detta område. Det synliga ljuset kan vara vackert, men röntgen- och gammastrålningen skulle laga dig som en ugn.

Under fotonsfären skulle du bara se mörkret. Där nere finns händelseshorisonten, ljusets punkt utan återvändande. Och ovanför skulle du se universum förvrängda av det svarta hålets massiva allvar. Du skulle se hela himlen i din vy, till och med stjärnor som normalt skulle döljas av det svarta hålet när de sveper runt dess allvar. Det skulle vara ett fantastiskt och dödligt ställe att vara, men det kommer säkert att slå ner under evenemangshorisonten.

Om du kunde komma ner i fotonsfären, vilken typ av experiment skulle du vilja göra? Berätta i kommentarerna nedan.