Коли матерія наближається до чорної діри, чи прискорюється вона?

Якщо так, то як ми знаємо, що це прискорюється? Чи не сповільнюється час, коли гравітація збільшується? Якщо час сповільнюється навколо чорної діри, чи можливо, справа насправді не прискориться?

black-hole gravity

— dwstein
джерело

На додаток до відповіді RobJeffries, якщо ви дуже зацікавлені, знайомі із загальною відносністю та маєте трохи часу, я можу порекомендувати youtube.com/watch?v=BdYtfYkdGDk цю відео лекцію про те, як працює фізика чорної діри. Там також обговорюється швидкість і уповільнення.

— AtmosphericPrisonEscape

Це залежить від того, за якою орієнтиром ми

— Дональд Дак

Відповіді:

Відповідь - ні так, ні, або, можливо, і те й інше.

Візьмемо простий приклад. Якщо щось вільно падає у бік чорної діри по радіальній стежці і спостерігається тим, хто знаходиться далеко від чорної діри, її швидкість (за даними далекого спостерігача) задається (наприклад, див. розділ 6 Дослідження чорних дірок Тейлора, Уїлера та Бертшингера - у вільному доступі) де - радіус Шварцшильда, а негативний знак просто вказує на внутрішню швидкість, а зменшується.

v = - (1 - \frac{r_{s}}{r}) {(\frac{r_{s}}{r})}^{1 / 2} c,

$v = -\left(1 - \frac{r_s}{r}\right)\left(\frac{r_s}{r}\right)^{1/2}c\, ,$

r_{s}

$r_s$

r

$r$

Якщо побудувати цю функцію (див. Фіг.2 у розділі 6 Тейлора та ін. - вільно доступна), ви побачите, що спочатку величина швидкості збільшується зі зменшенням , але як то і Здається, що падаючий предмет приходить у глухий кут (насправді, оскільки світло від об'єкта гравітаційно перенесений в червоний колір, цього фактично можна не спостерігати). Однак якщо швидкість спочатку зростає, а потім сповільнюється до зупинки, то вона повинна пройти через максимум! $r$ $r\rightarrow r_s$ $v \rightarrow 0$

Максимальна спостережена швидкість у цьому сценарії досягається при і становить . $r=3r_s$ $0.384c$

Звичайно, ця історія відрізняється для різних спостерігачів. Якщо ви падаючий об'єкт, то ваша швидкість просто продовжує зростати через горизонт подій і в бік сингулярності. З іншого боку, спостерігач, який якимось чином міг зависнути трохи вище горизонту події, міряв би швидкість падаючого об'єкта як раз нижче як він пройшов. $c$

— Роб Джеффріс
джерело

Для цього питання, за відсутності "так" чи "" немає, детальна інформація є малопомітною.

— Іван

@John, що означає ваш коментар? Немає відповіді «так / ні» без вказівки кадрів та відповідно до чиїх вимірювань. Ласкаво просимо до GR.

— Роб Джефріс

@RobJeffries Питання задається у форматі "так" або "ні"; деталі важливі, хоча вони повинні слідувати найбільш стислому та прямому відкриттю: так чи ні [...].

— Іван

@John Чорно-білі відповіді за чорно-білий світ? Відповідь - ні так, ні. Зараз я це відредагував у верхній частині, але це навряд чи здається необхідним для відповіді на 15 рядків.

— Роб Джефріс

@dwstein Так. Якби, наприклад, у чорній дірі був радіус Шварцшильда 1 км, ми побачили б, що вона прискорилася до 38,4% від швидкості світла, коли вона була на 2 км над горизонтом події. Тоді, здавалося б, він повільно зупиняється, коли він наближається до горизонту події, але також стає все більш червоним зміщенням і темнішим. В середньому ми побачили наш останній фотон від нього через досить короткий час.

— Стів Лінтон

Розширення часу є актуальним лише з точки зору когось далеко від чорної діри. Близький до чорної діри час все ще просувається вперед за тим, що, здавалося б, є нормальним показником для того, хто близький до чорної діри. Фільм " Інтерстеллар" чудово змалював це явище, коли космонавти Мідь і Бренд на планеті Міллера, біля чорної діри, провели лише кілька годин, але космонавт Роміллі старів десятиліттями, як він залишився далеко від планети. Мідь і Бренд не зазнали жодних змін з плином часу.

Матерія, що потрапляє у чорну діру, не зазнає жодних змін у своїй перспективі часу, тому, здавалося б, не змінюється швидкість, окрім того, що очікувалося би гравітаційним притяганням.

— Боб516
джерело