Tôi biết rằng ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi lực hấp dẫn của lỗ đen và vận tốc của ánh sáng và sóng hấp dẫn là như nhau. Làm thế nào chỉ có thể sóng hấp dẫn thoát khỏi lực hấp dẫn của nó?
Tôi biết rằng ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi lực hấp dẫn của lỗ đen và vận tốc của ánh sáng và sóng hấp dẫn là như nhau. Làm thế nào chỉ có thể sóng hấp dẫn thoát khỏi lực hấp dẫn của nó?
Câu trả lời:
Tôi thấy cụm từ này mọi lúc, và tôi phải nói rằng tôi rất không thích nó bởi vì đó là một cách hiểu sai rất tệ. Chín trong số mười lần, khi ai đó đang nói về một lỗ đen, họ mô tả nó như một vật thể có trọng lực mạnh đến mức "thậm chí ánh sáng không thể thoát ra".
Tuy nhiên, tuyên bố không đủ tiêu chuẩn này thể hiện một quan niệm sai lầm mạnh mẽ về những gì các lỗ đen thực sự là gì và cách chúng hoạt động và hoàn thành không có gì ngoài những người ngoài cuộc vô tội như bạn. Trọng lực của một lỗ đen không nhiều hơn hoặc ít hơn bất kỳ vật thể nào khác trong vũ trụ. Lỗ đen không phải là chân không vũ trụ sử dụng lực hấp dẫn mạnh mẽ của chúng để hút tất cả vật chất gần đó, ánh sáng, v.v. Trên thực tế, nếu bạn thay thế Mặt trời của chúng ta bằng một lỗ đen có cùng khối lượng, tất cả các hành tinh trong hệ thống của chúng ta sẽ hoạt động. quay quanh chính xác theo cùng một cách và sẽ không nhận thấy sự khác biệt nào cả (ngoài sự tuyệt chủng hàng loạt trên Trái đất do không còn nhận được bất kỳ năng lượng nào từ Mặt trời).
Điều đó đang được nói, hãy vẽ một bức tranh tốt hơn về lỗ đen là gì và cách thức hoạt động của nó. Lỗ đen là một khối có khối lượng lớn đến mức lực hấp dẫn của khối đó tự nó, cố gắng kéo nó lại với nhau, thực sự làm sụp đổ khối lượng thành một điểm kỳ dị. Điểm kỳ dị là một vùng giống như điểm của không gian nơi chứa toàn bộ khối lượng. Hơi bên ngoài điểm kỳ dị này, vật lý trở nên kỳ lạ. Ví dụ: nếu bạn ở ngay cạnh điểm kỳ dị này và bạn tính tốc độ cần thiết để thoát khỏi điểm kỳ dị đó (ví dụ: bạn cần di chuyển ~ 11 km / giây để rời khỏi Trái đất), bạn sẽ thấy tốc độ rất nhiều lớn hơn tốc độ ánh sáng. Đó là nguồn gốc của cụm từ "thậm chí ánh sáng không thể thoát ra". Nhưng, nếu bạn bắt đầu ở xa điểm kỳ dị, bạn cần ít tốc độ hơn để thoát khỏi nó vì bạn cảm thấy lực hấp dẫn từ nó ít hơn (trọng lực giảm theo khoảng cách). Điều này có nghĩa, ở một khoảng cách nào đó từ điểm kỳ dị, tốc độ ánh sáng thực sự đủ nhanh để thoát khỏi lỗ đen. Khoảng cách này quan trọng đến nỗi các nhà khoa học đã đặt cho nó một cái tên đặc biệt, chân trời sự kiện . Nó có thể phức tạp hơn nhiều so với bức tranh đơn giản mà tôi đã vẽ ở trên, nhưng đó là ý tưởng chung.
Nếu bạn đặt tất cả những thứ đó lại với nhau, thì điều đó cho bạn biết rằng bất kỳ ánh sáng nào ở ngoài chân trời sự kiện đều không gặp khó khăn gì khi thoát khỏi lỗ đen. Chỉ có ánh sáng bên trong chân trời sự kiện này không thể thoát ra. Tương tự như vậy, bất kỳ sóng hấp dẫn bên ngoài chân trời sự kiện có thể thoát ra dễ dàng như vậy. Đây là câu trả lời của StephenG có nghĩa là gì khi nói họ "ở ngoài" lỗ đen. Ở bên ngoài, anh có nghĩa là bên ngoài chân trời sự kiện. Và sự thật là miễn là việc tạo ra sóng hấp dẫn xảy ra bên ngoài chân trời sự kiện nó sẽ thoát khỏi lỗ đen.
Và chỉ để tham khảo về kích thước, lỗ đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà của chúng ta, nặng gấp 4.000.000 lần so với Mặt trời của chúng ta, có một chân trời sự kiện chỉ kéo dài ~ 10.000.000 km. Điều đó hầu như không nằm ngoài quỹ đạo của Sao Thủy nếu nó ở vị trí của Mặt trời của chúng ta. Vì vậy, bạn có thể thấy, không khó để ở ngoài chân trời sự kiện vì chân trời sự kiện không lớn về mặt thiên văn.
Sóng hấp dẫn là một biến dạng của không-thời gian bên ngoài lỗ đen. Họ không phải trốn thoát, vì họ đã ở bên ngoài.