Warum kann kein Licht aus einem Schwarzen Loch entweichen?


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Ich habe gehört, dass Licht nicht aus einem schwarzen Loch entweichen kann . Kann es? Wenn nein, warum?


Antworten:


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Ein Schwarzes Loch hat einen Ereignishorizont, der „den Punkt ohne Wiederkehr“ markiert. Also ja, Licht kann nicht aus einem Schwarzen Loch entweichen.

Warum? Denken Sie an einen Raumzeitstoff. Dies ist meiner Meinung nach der einfachste Weg, die Physik bei der Arbeit zu verstehen.

Normalerweise würde der Stoff so aussehen:

Stoff
(Quelle: whyfiles.org )

Ein Schwarzes Loch hat jedoch so viel Schwerkraft, dass man sagen könnte, es zerreißt den Raumzeitstoff:

Schwarzes Loch Stoff
(Quelle: ddmcdn.com )

Wenn das Licht auf diesen Bereich mit der unglaublich intensiven Schwerkraft trifft, kann es einfach nicht austreten - das Licht wandert entlang des Stoffes, und da es einen Riss im Stoff gibt, kann man sagen, dass es einfach verschwindet - es wird Teil der Singularität .

Dies ist natürlich eine Vereinfachung, aber es reicht aus, zumindest einen Teil der Physik hinter diesem Phänomen zu verstehen.


Reicht der Zeitdilatationseffekt des Ereignishorizonts aus, um zu verhindern, dass Licht austritt? Oder ist das nur ein kleiner Teil dessen, was Licht in einem Schwarzen Loch gefangen hält?
Mark Rogers

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Das ist schrecklich. Es gibt nichts in der Raumzeit-Karikatur, das sich mit dem Horizont befasst oder warum es wichtig ist. Es ist buchstäblich irrelevant - Sie antworten auf etwas wie "Was passiert mit Sachen, nachdem sie in ein schwarzes Loch gefallen sind?" stattdessen.
Stan Liou

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Daran denke ich gerne in Bezug auf die Fluchtgeschwindigkeit .

Die Fluchtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, um der Anziehungskraft eines bestimmten Objekts zu entkommen. Für die Erde beträgt diese Geschwindigkeit 11,2 km / s (Mach 34!). Wenn Raketen von der Erde abfeuern, versuchen sie nicht, eine bestimmte Höhe oder Höhe zu erreichen, sondern versuchen, eine bestimmte Geschwindigkeit, die Fluchtgeschwindigkeit, zu erreichen.

Sobald eine Rakete 11,2 Kips * erreicht, hat sie die Geschwindigkeit erreicht, die erforderlich ist , um die Erde vollständig zu verlassen. Wenn eine Rakete diese Geschwindigkeit ungeachtet ihrer Höhe nicht erreicht, fällt sie auf die Erde zurück. (Sie können sich einen magischen Ballon vorstellen, der Sie langsam in den Weltraum hebt, an der ISS und den meisten Satelliten vorbei, und dann loslässt: Da Sie nicht schnell genug sind, werden Sie zurückfallen, an allen Satelliten vorbei und in die Erde krachen.)

Kleinere Gravitationskörper wie der Mond haben geringere Fluchtgeschwindigkeiten. Deshalb konnten die Mondlander den Mond mit einer so kleinen Aufstiegsstufe verlassen , verglichen mit dem massiven Saturn V, den sie brauchten, um die Erde zu verlassen: Sie mussten nur 2,4 km / s zurücklegen.

Saturn V gegen Mondaufstiegsmodul Mondaufstiegsmodul

Um der Sonne zu entkommen, müssten Sie 617,5 km / s fahren!

Glücklicherweise geht das Licht schneller als 617,5 Kips, sodass wir das auf der Sonne erzeugte Licht sehen können. Wenn Sie jedoch die Masse eines Objekts erhöhen, würde die Fluchtgeschwindigkeit möglicherweise die Lichtgeschwindigkeit von 299.792 km / s erreichen oder überschreiten. An diesem Punkt kann nicht einmal das Licht selbst schnell genug sein, um der Schwerkraft gut zu entkommen, und wird immer wieder in das Schwarze Loch zurückgezogen.

* Abkürzung für " ki lometers p er s econd"


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Fluchtgeschwindigkeit für die Erde beträgt 11,2 kps; Dies gilt jedoch für geworfene Objekte. Sie müssen einen Stein mit 11,2 km / s werfen (ohne Berücksichtigung des Luftwiderstands), damit er die Erde verlässt und nicht zurückfällt. Wenn Ihr Gestein jedoch einen Motor hat, der Schub ausüben kann, kann er die Erde mit einer viel geringeren Geschwindigkeit verlassen. Je länger es in der Lage ist, Druck auszuüben, desto langsamer kann es beim Verlassen werden.
Jmarina

jmarina, das ist interessant, das habe ich nicht gehört. Würde es Ihnen etwas ausmachen, einen Link mit weiteren Informationen oder dem Namen des Effekts bereitzustellen, den Sie beschreiben?
Brentonstrine

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@jmarina ist ein bisschen richtig, aber die Erklärung ist interessanter. Die Fluchtgeschwindigkeit nimmt tatsächlich mit der Entfernung von dem Körper ab, vor dem Sie fliehen möchten. Beispielsweise liegt die Fluchtgeschwindigkeit bei 9.000 km über dem Meeresspiegel bei etwa 7,1 km / s. Der Grund dafür ist, dass Sie, wenn Sie mit dieser Geschwindigkeit die Erde verfehlen wollen, zusätzliche Geschwindigkeit gewinnen, wenn Sie auf sie zufallen. Und während die Fluchtgeschwindigkeit aus der Sonne an der Sonnenoberfläche 617,5 km / s beträgt, beträgt sie auf der Erdumlaufbahn nur 42,1 km / s.
Jason Goemaat

Ah ich sehe. Die Fluchtgeschwindigkeit berücksichtigt die "freie" Geschwindigkeit, die Sie durch die Anziehungskraft erhalten, wenn Sie wieder nach unten gehen (aber abgewinkelt genug, um den Planeten zu verfehlen). Ist das richtig?
Brentonstrine

@brentonstrine die freie Geschwindigkeit Sie Sie von einer Schwerkraft erhalten erwähnen helfen: www2.jpl.nasa.gov/basics/grav/primer.php die Umlaufgeschwindigkeit der Erde etwa 30 km / sec ist, ist es ein wenig variiert 29kps, weil die Die Umlaufbahn ist kein exakter Kreis, wir sind im nördlichen Winter tatsächlich näher an der Sonne und im Sommer etwa eine Million Kilometer weiter. nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet
jmarina

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Vergessen Sie nicht, dass ein Schwarzes Loch, wenn es weniger als die derzeit stabile Masse eines Schwarzen Lochs hat (3 Sonnenmassen), verdampft - und seine Masse in Strahlung umwandelt. In diesem Fall würde es Licht abgeben, hauptsächlich Röntgen- und Gammastrahlen. mit zunehmender Geschwindigkeit, wenn seine Masse abnimmt, bis das gesamte Schwarze Loch in einen Blitz harter Strahlung verwandelt ist.

http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation

Dieses Licht ist jedoch die Masse des Schwarzen Lochs, das in Form der grundlegendsten Energieform entweicht.


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OK, würde wer auch immer hier Antworten als "keine Antwort" markieren, bitte aufhören? Es gibt eine Beschreibung unter Flags, die erklärt, wann sie verwendet werden sollten, und das ist bei keiner der Antworten hier in diesem Thread der Fall. Wenn das nicht klar ist, benutzen Sie bitte unsere konsultieren - Hilfe - Seiten oder Stop durch in unserer Astronomie Chat zu diskutieren , was denken Sie , mit einer der Antworten falsch sein könnte hier zur Verfügung gestellt. Flags sollten für dringende Probleme mit Beiträgen verwendet werden, um nicht anzuzeigen, dass Sie damit nicht einverstanden sind. Dafür ist Abstimmung! Vielen Dank!
TildalWave
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