Černá díra

Jak to funguje

Černá díra zakřivuje prostoročas tak silně, že se světlo v její blízkosti nepohybuje po přímkách. Horizont událostí má Schwarzschildův poloměr rₛ = 2GM/c²; pro černou díru o hmotnosti 10 Sluncí je to asi 29,5 km. Ve vzdálenosti 1,5 rₛ leží fotonová sféra, kde by světlo mohlo obíhat po nestabilní kruhové dráze. O osudu paprsku rozhoduje záměrný parametr b, tedy jak daleko od středu by paprsek prošel bez gravitace: pro b menší než 3√3/2 rₛ ≈ 2,598 rₛ paprsek horizont překročí, pro větší unikne.

rₛ = 2GM / c²fotonová sféra: r = 1,5 rₛkritický parametr: b = 3√3/2 · rₛ ≈ 2,598 rₛ

Vyzkoušejte si

1. Zvolte „Zakřivený průlet“ a potom „Pohlcení“. Porovnejte, jak se dráha ohýbá, když paprsek míří blíž ke středu.
2. Klikněte na „Dvě strany hranice“. Paprsky s b = 2,597 rₛ a 2,599 rₛ se zpočátku téměř neliší, ale první skončí za horizontem a druhý po otočce u fotonové sféry unikne.
3. Posuňte „Hmotnost černé díry“ z 10 na 100 M☉. Poloměr horizontu vzroste desetkrát, z 29,5 km na asi 295 km, ale tvar drah měřený v jednotkách rₛ zůstane stejný.
4. Přepněte na pohled „03 · Vzhled černé díry“. Vizualizace NASA ukazuje, jak gravitace ohýbá světlo akrečního disku, takže je vidět i jeho odvrácená strana nad a pod černou dírou.

Co model zjednodušuje

Demo počítá dráhy světla v rovině kolem nerotující (Schwarzschildovy) černé díry. Geometrické pohledy jsou souřadnicové nákresy, ne obraz, který by viděl vzdálený pozorovatel. Rotace černé díry, červený posuv a časová zpoždění se nezobrazují a akreční disk je jen schematická vrstva.

Související experimenty

• Gravitační čočka
• Speciální relativita
• Gravitace a oběžné dráhy