Tại sao ánh sáng không thể thoát ra khỏi một lỗ đen?

Tôi đã nghe nói rằng ánh sáng không thể thoát ra khỏi một lỗ đen . Có thể không Nếu không, tại sao?

Một lỗ đen có một chân trời sự kiện "đánh dấu điểm không thể quay lại". Vì vậy, có, ánh sáng không thể thoát khỏi một lỗ đen.

Tại sao? Chà, nghĩ về một "vải không thời gian". Theo tôi, đó là cách dễ nhất để hiểu vật lý tại nơi làm việc.

Thông thường, vải sẽ trông như thế này:

_{(nguồn: whyfiles.org )}

Tuy nhiên, một lỗ đen có lực hấp dẫn lớn đến mức người ta có thể nói nó 'xé toạc' vải không thời gian:

_{(nguồn: ddmcdn.com )}

Khi ánh sáng chiếu vào khu vực có lực hấp dẫn mạnh mẽ đáng kinh ngạc này, nó chỉ đơn giản là không thể thoát ra được - ánh sáng truyền dọc theo 'vải', và vì có một vết rách trên vải, người ta có thể nói nó đơn giản biến mất - nó trở thành một phần của điểm kỳ dị .

Đây là một sự đơn giản hóa, tất nhiên, nhưng nó đủ để hiểu ít nhất một phần của vật lý đằng sau hiện tượng này.

Tôi thích nghĩ về điều này về tốc độ thoát .

Vận tốc thoát là tốc độ cần thiết để thoát khỏi lực hấp dẫn của một vật thể nhất định. Đối với Trái đất, tốc độ đó là 11,2 km / giây (Mach 34!). Khi tên lửa nổ ra từ Trái đất, chúng không cố gắng đạt được độ cao hoặc độ cao nhất định, chúng đang cố gắng đạt đến một tốc độ nhất định, tốc độ thoát.

Khi một tên lửa đạt 11,2 kips *, nó đã đạt được tốc độ cần thiết để rời khỏi Trái đất hoàn toàn. Nếu một tên lửa không đạt được tốc độ đó, bất kể chiều cao của nó, nó sẽ rơi trở lại Trái đất. (Bạn có thể tưởng tượng một quả bóng ma thuật từ từ đưa bạn lên vũ trụ, vượt qua ISS và hầu hết các vệ tinh, rồi bạn buông tay: vì bạn không đi đủ nhanh, bạn sẽ rơi xuống, vượt qua tất cả các vệ tinh, và đâm vào trái đất.)

Các vật hấp dẫn nhỏ hơn, như mặt trăng, có vận tốc thoát nhỏ hơn. Đó là lý do tại sao những người đổ bộ mặt trăng có thể rời khỏi mặt trăng với một giai đoạn đi lên nhỏ như vậy , so với Saturn V khổng lồ mà nó phải rời khỏi Trái đất: họ chỉ phải đi 2,4 km / giây.

Để thoát khỏi Mặt trời, bạn phải đi 617,5 km / giây!

May mắn thay cho chúng ta, ánh sáng đi nhanh hơn 617,5 kips, vì vậy chúng ta có thể thấy ánh sáng được tạo ra trên Mặt trời. Tuy nhiên, khi bạn tăng khối lượng của một vật thể, cuối cùng tốc độ thoát sẽ đáp ứng hoặc vượt quá 299.792km / s, tốc độ ánh sáng. Tại thời điểm đó, ngay cả ánh sáng cũng không thể đi đủ nhanh để thoát khỏi lực hấp dẫn và sẽ luôn bị kéo xuống hố đen.

* Viết tắt của " ki lmeter p er s econd"

Đừng quên rằng nếu một lỗ đen có khối lượng ổn định hiện tại của lỗ đen (3 khối lượng mặt trời) thì nó sẽ bốc hơi - biến đổi khối lượng của nó trong bức xạ, trong trường hợp đó nó sẽ phát ra ánh sáng, chủ yếu là tia X và gamma, với tốc độ tăng dần khi khối lượng của nó giảm xuống, cho đến khi toàn bộ lỗ đen biến thành một tia sáng bức xạ cứng.

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

Tuy nhiên, ánh sáng này là khối lượng của lỗ đen thoát ra dưới dạng năng lượng cơ bản nhất.