ブラックホールから光が逃げられないのはなぜですか?


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ブラックホールから光が逃げられないと聞いた。それをできる?そうでない場合、なぜですか?


回答:


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ブラックホールには、「リターンのないポイントを示す」イベントホライズンがあります。そうです、光はブラックホールから逃げることができません。

どうして?さて、「時空のファブリック」を考えてください。私の意見では、これはここで働いている物理学を理解する最も簡単な方法です。

通常、ファブリックは次のようになります。

ファブリック
(ソース:whyfiles.org

ただし、ブラックホールには非常に大きな重力があるため、時空のファブリックを「引き裂く」と言えます。

ブラックホール生地
(ソース:ddmcdn.com

光が驚くほど強い重力のこの領域に当たると、光は単に出られません-光は布地に沿って移動し、布地に裂け目があるため、単に消えると言うことができます-それは特異点の一部になります。

もちろんこれは単純化ですが、この現象の背後にある物理学の少なくとも一部を理解するには十分です。


イベントホライズン自体の時間遅延効果は、光の漏れを防ぐのに十分ですか?それとも、光がブラックホールに閉じ込められたままになるのはごくわずかな要素ですか?
マークロジャース

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それはひどい。地平線の漫画には地平線やそれが重要である理由に対処するものは何もありません。文字通り無関係です。「ブラックホールに落ちた後はどうなりますか?」代わりに。
スタンリオウ

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私はこれを脱出速度の観点から考えるのが好きです。

脱出速度は、特定のオブジェクトの重力から逃れるために必要な速度です。地球の場合、その速度は11.2 km /秒(マッハ34!)です。ロケットが地球から爆発するとき、彼らは特定の高さや高度に到達しようとせず、特定の速度、脱出速度に到達しようとしています。

ロケットが11.2キップ*に達すると、地球から完全に離れるのに必要な速度に達しまし。ロケットがその速度に達しなかった場合、その高さに関係なく、ロケットは地球に戻ります。(あなたはゆっくりと宇宙に上がり、ISSとほとんどの衛星を通り抜ける魔法の風船を想像することができます。そして、あなたは手放します:あなたは十分に速く進んでいないので、あなたはすべての衛星を過ぎて落ちます、そして地球に衝突する。)

月のようなより小さな重力体は、より小さな脱出速度を持ちます。月着陸船は、地球を離れるのにかかった巨大な土星Vに比べて、月をこのように小さな上昇段階で離れることができたのはそのためです。

土星V対月面上昇モジュール 月面上昇モジュール

太陽から逃れるためには、617.5 km /秒に行かなければなりません!

幸いなことに、光は617.5キップスよりも速く進むため、太陽で作られた光を見ることができます。ただし、オブジェクトの質量を増やすと、最終的に脱出速度は光の速度である299,792km / s以上になります。その時点では、光自体でさえ、重力をうまく逃れるのに十分な速さで移動することはできず、常にブラックホールに引き戻されます。

*「ki lometers p er s econd」


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地球の脱出速度は11.2kpsです。ただし、これはスローされたオブジェクトに適用されます。地球から離れて後退しないようにするには、11.2kpsで岩を投げる必要があります(大気の抵抗を無視)。ただし、岩に推力を加えることができるエンジンがある場合、地球からはるかに低い速度で離れることができます。推力をかける時間が長くなればなるほど、離れるときに遅くなります。
jmarina

jmarina、それは面白い、聞いたことがない。詳細情報や説明しているエフェクトの名前を含むリンクを提供していただけますか?
ブレントンストリン

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@jmarinaはちょっと正しいですが、説明はもっと面白いです。 脱出速度は、実際に脱出しようとしている身体からの距離とともに減少します。たとえば、9,000 kmでの脱出速度は約7.1 km / sです。その理由は、地球を逃すためだけの速度を目指している場合は、地球に向かって落ちるので余分な速度を拾うからです。また、太陽の表面での太陽からの脱出速度 は617.5 km / sですが、地球の軌道ではわずか42.1 km / sです。
ジェイソンゴマート

ああ、なるほど。脱出速度は、下に戻った場合に重力による引っ張りから得られる「自由な」速度を考慮します(ただし、惑星を逃すのに十分な角度です)。そうですか?
ブレントンストリン

@brentonstrine重力アシストから得られる自由速度:www2.jpl.nasa.gov/basics/grav/primer.php地球の軌道速度は約30km / secです。軌道は正確な円ではありません。実際、北の冬は太陽に近く、夏は約100万km遠くにあります。nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet
jmarina

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ブラックホールがブラックホールの現在の安定質量(3太陽質量)より少ない場合、蒸発することを忘れないでください-その質量を放射に変換します。その場合、光、主にX線とガンマ、ブラックホール全体が硬い放射のフラッシュに変わるまで、質量が減少するにつれて増加する速度で

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

しかし、この光は、最も基本的なエネルギーの形で逃げているブラックホールの質量です。


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