Fark ederseniz, uzay zamanı kara deliğin yakınında deforme olmaya başlar, ancak kara deliğin yüzeyinden önemli ölçüde uzakta, arka plandaki görüntüler ultra bozulur, ancak kara deliğe daha da yaklaştığınızda, küçük bir balık gözü lens etkisi dışında neredeyse hiçbir şey olmuyor gibi bozulma tekrar normal görünmeye başlar.
Bir karadeliğin yüzeyine yaklaşırken uzay-zaman monoton bir şekilde bozulursa, bu ultra-bozulma halkası nasıl var olur? Görüntü neden yüzeyde bu halkadan daha bozuk görünüyor?
Yanıtlar:
Bunun nedeni, fotonların aslında kara deliğin etrafındaki dairelere birçok kez girmesidir.
BH'den uzakta, görüntü sadece biraz bozuluyor. Bunlar sadece biraz sapmış fotonlar.
Yaklaştıkça, giderek daha fazla sapan fotonlar görüyorsunuz. Bir noktada, arkanızdan gelen, BH'nin etrafında dolaşan ve gözünüze çarpan fotonlar göreceksiniz. Sonunda, BH'ye yeterince yakın, tam 360 derece dönüş yapan fotonları göreceksiniz. BH bir balıkgözü kamera gibi davranır.
Diske daha yakından ve daha yakından baktığınızda, 1.5 tur, 2 tur, 3 tur vb. Yapan fotonlar elde edersiniz.
Gördüğünüz, her biri BH çevresindeki her şeyin tam resmini içeren ancak bir halkada sıkıştırılmış eşmerkezli halka görüntüleri. Esasen konsantrik görüntülerin sonsuzluğu var, ama sadece ilk birkaçını açıkça görüyorsunuz.
Ortadaki siyah diskin olay ufku olmadığı unutulmamalıdır. Sadece uzayda gözünüze ulaşabilecek hiçbir ışığın gelmediği bir bölgedir. Gerçek olay ufku yaklaşık 2 kat daha küçüktür. Bunu, uzay-zaman çarpıklığıyla "büyütülmüş" olay ufkunun görüntüsü olarak düşünebilirsiniz, ancak analoji mükemmel değildir.
Bir kara delik, pek çok açıdan, çok garip bir “mercek” gibidir.
Zaten bir cevabı kabul ettiğinizi biliyorum, ancak ilgili fiziğe daha fazla giren daha teknik bir cevap vermek istiyorum. Eğer gerçekten daha fazlasını okumak ve matematik için bir eğilime sahip olmak istiyorsanız , Narayan ve Bartelmann'ın Gravitational Lensing üzerine eşsiz derslerine bir göz atmanızı öneririm . Bu, cevabımın çoğunun temelini oluşturacak ve aslında yerçekimi mercekleri üzerine daha sonraki birçok incelemenin temelini oluşturacak.
Öncelikle, Florin'in kara deliği çevreleyen ve çoklu halkalar üreten fotonların açıklamasının doğru bir fikir olduğunu ve gerçekten gerçekleştiğini söylemek istiyorum, ancak sorunuzla ilgili olduğuna inanmıyorum çünkü bu halkalar görüntüde görünmüyor gönderdin.
Bunun yerine, gördüğünüz şey, yerçekimi merceklemesinde, nesnelerin görüntülerinin çarpıtıldığı, büyütüldüğü ve çoğaltıldığı bir etkidir. Basitleştirilmiş terimlerle ortaya çıkan şey, kara deliğin yakınında, kara delikteki büyük tekillik nedeniyle yerel uzay-zaman metriğinin çarpıtılması (diğer bir deyişle kara delik yerçekimi uygulamasıdır). Uzay-zamanın bu şekilde bükülmesi, aksi halde düz bir çizgi boyunca ilerleyecek olan ışık yolunun bükülmesine neden olur. Bazı temel varsayımlarla, bir arka plan ışık kaynağının görüntüsünün nasıl bozulduğunu tam olarak hesaplamak mümkündür.
Gördüğünüz ana ve iyi tanımlanmış halka Einstein Yüzüğü olarak bilinir . Bu yüzüğü aşağıdaki (simüle edilmiş) görüntüde gerçekten iyi görebilirsiniz.
Basit, dönmeyen bir kara delik durumunda, fizik, hesaplamaları açıkça yapmak için yeterince basittir (bazı basitleştirici varsayımlara rağmen, örn. İnce lens yaklaşımı ). Yukarıda bağlantılı Derslerde açıklandığı gibi:
Herhangi bir kaynak bir nokta kütle merceği tarafından iki kez görüntülenir. İki görüntü kaynağın her iki tarafındadır, bir görüntü Einstein halkasının içinde ve diğeri dışarıdadır. Kaynak objektiften uzaklaştıkça, görüntülerden biri objektife yaklaşır ve çok soluk olurken, diğer görüntü kaynağın gerçek konumuna daha yakın ve daha yakın yaklaşır ve birliğin büyütülmesine doğru yönelir.
Böylece, yukarıdaki resimde açıkça görülebilen herhangi bir arka plan nesnesinin yinelenen görüntülerini aldığınızı görebilirsiniz. Görüntüde saat 7 civarında, Einstein halkasının dışında olan iki yıldız (bir kırmızımsı, bir mavimsi) ve daha sonra Einstein halkasının içinde olan yaklaşık 1'de ikinci bir görüntü görebilirsiniz. Einstein halkasının kendisi, tam olarak halka üzerindeki nesnelerin doğrudan kara deliğin (gözlemcinin bakış açısından) arkasında olduğu özel bir durumdur. Bu özel durumda, artık iki görüntü elde edemezsiniz, bunun yerine bir ışık halkası elde edersiniz. Nesneler bu halkaya yaklaştıkça (diğer bir deyişle, doğrudan kara deliğin arkasında olmaya yaklaştıkça),
Bu yüzden tarif ettiğiniz çarpıklığı görüyorsunuz. Kara deliğin arkasındaki bir nesne görüş hattınıza yaklaştıkça, biri Einstein halkasının çok dışında ve olay ufkuna yakın bir (çok küçük) görüntü olmak üzere iki görüntü olarak görünür. Daha sonra, nesne sizin alan çizginize yaklaştıkça, görüntüleri daha parlak ve daha çarpık olduğu her iki taraftan Einstein halkasına yaklaşır.
Florin tarafından daire çizen fotonlarla ilgili fikir doğrudur ve aslında birden fazla Einstein halkası görürsünüz, ancak diğer halkalar kara deliğe çok yakındır ve genel olarak onları gözlemlemezsiniz. Bu diğer Einstein halkalarını yukarıdaki resimde karadeliğin etrafında hafif bir parıltı olarak görebilirsiniz.