S3V
EN
S3V
EN
Et sort hull er ikke et objekt. Det er et område: mengden av steder der ingen vei fører ut igjen, uansett hvor fort du reiser. Alt på denne siden handler om kanten av det området, fordi innsiden aldri sender noe tilbake.
Et roterende hull sett nesten fra kanten. Båndet tvers over midten er akkresjonsskiven. Buen over toppen er den samme skivens fjerne side, bøyd over.
Ingenting her er en overflate. Hver grense på denne siden er en radius - en avstand fra sentrum der geometrien gjør én bestemt ting. For et hull som ikke roterer er alle sammen multipler av det samme tallet.
Nærmere inn enn dette finnes det ingen sirkelbane i det hele tatt, i noen fart. Materie som krysser den slutter å gå i bane og spiraler innover. Det er derfor en akkresjonsskive har et hull i midten som er mye bredere enn det sorte hullet inni.
Den mørke skiven du ser på et fotografi, og den eneste delen av alt dette som er avbildet. Den er to og en halv ganger bredere enn selve hullet, fordi lys som ville passert hullet rent i stedet blir bøyd inn i det.
Der lys går i bane. Ikke stabilt: et foton på den sirkelen er ett dytt unna å spiralere inn eller fly av gårde, så ingenting blir værende. Kanten er den lyse ringen på begge fotografiene under.
Definisjonen. Unnslipningsfarten her er lik lysets hastighet, så ingen vei fører ut igjen. Ingenting skjer lokalt når du krysser den - det er ingen vegg, ingen blits. Det er en enveisgrense du ikke kan kjenne.
Der den generelle relativitetsteorien gir uendelig tetthet. Fysikere leser det som at teorien har sluttet å virke, heller enn som en beskrivelse av et objekt, som er derfor kvantegravitasjon er et åpent problem og ikke en fotnote.
Tegnet ut fra de fire multiplene i listen over og ingenting annet - 60 px til én Schwarzschild-radius, fire konsentriske sirkler, ett punkt. Gapet mellom skyggen på 2,6 og horisonten på 1,0 er hele grunnen til at et fotografi av et sort hull ser større ut enn det sorte hullet: du ser lys som ble bøyd rundt det, ikke kanten selv.
Åtte radioobservatorier, fra Hawaii til Sydpolen, kjørt som ett instrument på størrelse med jorden. Fem petabyte kom ut av det - langt mer enn noe nett ville båret, så dataene fløy hjem som harddisker i lasterom, og diskene fra Sydpolen ble liggende på isen til den antarktiske vinteren tok slutt seks måneder senere.
De to ser omtrent like store ut på himmelen, som er et sammentreff verdt å skrive ut: M87* er grovt regnet 1 500 ganger større enn Sagittarius A*, og den er grovt regnet 2 000 ganger lenger unna. De to faktorene opphever nesten hverandre. Begge skyggene måler rundt femti milliondels buesekund tvers over - vinkelen en smultring på månen ville dekket sett fra en stol på jorden.
Vårt eget var det vanskeligste av de to, til tross for at det ligger rett ved. M87* er så stor at gass bruker døgn til uker på å gå én gang rundt, så bildet står stille mens åtte teleskoper tar det. Sagittarius A* er liten nok til at samme tur tar minutter. Den forandret seg mens den ble fotografert, og tre års arbeid gikk med til et bilde som måtte innrømme det.
Strålen til venstre er det eldre beviset. Heber Curtis noterte "en underlig rett stråle" som kom ut av M87 i 1918, tiår før noen hadde et navn på hva som kunne skyte den ut. Den er rundt 5 000 lysår lang, og den starter i objektet på fotografiet over.
EHT Collaboration - M87* og Sagittarius A*. NASA og Hubble Heritage Team - strålen fra M87.
Én linje med regning dekker hvert sorte hull som noen gang er funnet. Hendelseshorisontens radius er 2,95 km ganget med massen i solmasser. Ikke sammensetningen, ikke temperaturen, ikke alderen - det finnes ingenting annet i ligningen, og den holder over ti størrelsesordener.
| Objekt | Solmasser | Horisontradius | Avstand | Merknad |
|---|---|---|---|---|
| Solen | 1 | 2,95 km | 8 lysminutter | Hypotetisk. Den er på langt nær tung nok til å ende slik, og vil ende som en hvit dverg i stedet. Se Solen. |
| Gaia BH1 | 9,6 | 28 km | 1 560 ly | Det nærmeste kjente, funnet i 2022 ved å se en helt vanlig solliknende stjerne gå i bane rundt ingenting. |
| Cygnus X-1 | 21,2 | 63 km | 7 240 ly | Det første objektet noen godtok som et sort hull. Hawking veddet med Kip Thorne på at det ikke var ett, og innrømmet tapet i 1990. |
| Sagittarius A* | 4 300 000 | 12,7 millioner km | 26 700 ly | Vårt. Hele greia ville fått plass innenfor Merkurs bane med god margin. |
| M87* | 6 500 000 000 | 19,2 milliarder km | 55 millioner ly | 128 astronomiske enheter. Neptun går i bane ved 30, så solsystemet ville fått plass innenfor horisonten fire ganger. |
Dra tabellen sidelengs
Hver rute er tegnet i sin egen målestokk, og de to er ikke sammenliknbare med hverandre - det er poenget. Til venstre er én piksel 445 000 km; til høyre er én piksel 148 millioner km, 331 ganger grovere. Samme ligning begge ganger, og den gullfargede sirkelen går fra å være noe som gjemmer seg innenfor Merkurs bane til noe som svelger hele solsystemet.
Gravitasjon gjør klokker langsommere. Overalt, alltid, inkludert den på håndleddet ditt - det er bare det at nær et sort hull slutter effekten å være en avrundingsfeil og blir selve handlingen.
Skiven er flat og du ser på den fra kanten, så egentlig burde du sett en strek. I stedet dukker den fjerne siden opp både over skyggen og under den samtidig. Lys som forlater baksiden av skiven blir bøyd over toppen av hullet og levert til øyet ditt, og det samme lyset blir bøyd under bunnen.
Den nære siden er lysere på den ene kanten av en annen grunn: den halvdelen av skiven roterer mot deg med en stor brøkdel av lysets hastighet, som stråler lyset forover. Begge fotografiene i kapittel 02 er lysere langs den ene kanten av nøyaktig den grunnen.
Hullet i videoen øverst på denne siden har formen et roterende hull lager. Det utseendet kommer fra Interstellar, der Kip Thorne ga effektteamet ligningene heller enn et referansebilde, og rendreren deres sporet bunter av lysstråler i stedet for enkeltstråler for å holde resultatet fritt for støy.
Resultatet gikk inn i Classical and Quantum Gravity i 2015. En rendringsprosess bygget for å lage en film produserte en fysikkartikkel på veien, som er den sjeldnere retningen for den byttehandelen.
Den samme ligningen, i en målestokk du bruker daglig: GPS-satellitter ligger høyere i jordens gravitasjon enn du gjør, så klokkene deres går rundt 38 mikrosekunder for fort i døgnet. Uten korrigering ville posisjonen din drevet rundt ti kilometer hver dag.
Se på noen som faller inn, og du ser dem aldri krysse. Lyset deres bruker lengre og lengre tid på å klatre ut til deg, rødforskyves mot infrarødt og så radio, blir svakere, og fryser fast ved kanten. Bildet falmer heller enn å forsvinne.
Deres egen klokke registrerer en helt vanlig, endelig tid, og krysningen har ikke noe landemerke. Det finnes ingen barriere ved horisonten, og ingenting lokalt markerer den. Den eneste måten å vite det på er at det ikke lenger finnes noen vei tilbake.
Det som dreper deg er ikke gravitasjonen, men forskjellen i gravitasjon mellom hodet og føttene, og den forskjellen er verre for små hull enn for store. Ved et hull med stjernemasse går du i oppløsning tusenvis av kilometer ute. Ved M87* ville du krysset horisonten med mindre påkjenning enn det å reise seg gir.
Hawking viste i 1974 at et sort hull stråler, veldig svakt, og jo mindre det er, jo varmere gløder det. Et hull med solens masse ligger på rundt seksti milliarddels grad over det absolutte nullpunkt og ville brukt rundt 1067 år på å fordampe. Universet er 1,4 × 1010 år gammelt, så ingenting er ferdig ennå.
