Da Schwarze Löcher die stärksten Gravitationspunkte im gesamten Universum sind, können sie das Licht so stark verzerren, dass es tatsächlich in eine Umlaufbahn gelangt? Und wie würde es aussehen, wenn Sie bei dieser Reise um ein Schwarzes Loch überleben und dem Licht folgen könnten?
Ich hatte diese großartige Frage von einem Zuschauer. Ist es möglich, dass Licht ein Schwarzes Loch umkreist?
Betrachten Sie dieses Gedankenexperiment, das zuerst von Newton erklärt wurde. Stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Kanone, die eine Kanonenkugel weit weg schießen könnte. Der Ball würde nach unten fliegen und dann in den Schmutz krachen. Wenn Sie die Kanonenkugel härter schießen, fliegt sie weiter, bevor sie in den Boden knallt. Und wenn Sie die Kanonenkugel hart genug abschießen und den Luftwiderstand ignorieren könnten, würde sie die ganze Erde umrunden. Die Kanonenkugel würde sich im Orbit befinden. Es fällt in Richtung Erde, aber die Krümmung der Erde bedeutet, dass es ständig knapp über dem Horizont fällt.
Das funktioniert nicht nur mit Kanonenkugeln, Astronauten und Satelliten, sondern auch mit Licht. Dies war eine der großen Entdeckungen Einsteins über die Natur der Schwerkraft. Die Schwerkraft ist keine anziehende Kraft zwischen Massen, sondern eine Verzerrung der Raumzeit. Wenn Licht in den Gravitationsschacht eines massiven Objekts fällt, biegt es sich, um der Krümmung der Raumzeit zu folgen.
Entfernte Galaxien, die Sonne und sogar unsere eigene Erde werden dazu führen, dass das Licht durch ihre Verzerrung der Raumzeit von seiner Bahn abgelenkt wird. Aber es ist die unglaubliche Schwerkraft eines Schwarzen Lochs, die die Raumzeit zu Knoten machen kann. Und ja, es gibt eine Region um ein Schwarzes Loch, in der sogar Photonen gezwungen sind, in einer Umlaufbahn zu reisen. Tatsächlich wird diese Region als „Photonenkugel“ bezeichnet.
Aus großer Entfernung verhalten sich Schwarze Löcher wie jedes massereiche Objekt. Wenn Sie die Sonne durch ein Schwarzes Loch der gleichen Masse ersetzen würden, würde unsere Erde auf genau die gleiche Weise weiterkreisen. Aber wenn Sie dem Schwarzen Loch immer näher kommen, muss das umlaufende Objekt immer schneller werden, während es um das massive Objekt herumwirbelt. Die Photonenkugel ist die letzte stabile Umlaufbahn um ein Schwarzes Loch. Und nur Licht, das sich mit, nun ja, Lichtgeschwindigkeit bewegt, kann in dieser Höhe tatsächlich existieren.
Künstlerische Darstellung eines Schwarzen Lochs. Bildnachweis: ESO/L. Calçada
Stellen Sie sich vor, Sie könnten direkt in der Photonensphäre eines Schwarzen Lochs existieren. Was Sie nicht können, also versuchen Sie es nicht. Sie könnten Ihre Taschenlampe in eine Richtung richten und das Licht hinter sich sehen, nachdem es das Schwarze Loch vollständig umkreist hat. Sie wären auch in der Strahlung aller in dieser Region eingefangenen Photonen gebadet. Das sichtbare Licht mag schön sein, aber die Röntgen- und Gammastrahlung würde Sie wie einen Ofen kochen.
Unterhalb der Photonenkugel würden Sie nur Dunkelheit sehen. Da unten ist der Ereignishorizont, der Punkt des Lichts ohne Wiederkehr. Und oben sehen Sie das Universum, das durch die massive Schwerkraft des Schwarzen Lochs verzerrt wird. Sie würden den gesamten Himmel in Ihrem Blickfeld sehen, sogar Sterne, die normalerweise vom Schwarzen Loch verdeckt würden, wenn sie sich um seine Schwerkraft wickeln. Es wäre ein großartiger und tödlicher Ort, aber es wäre sicher besser, unter den Ereignishorizont zu fallen.
Wenn Sie in die Photonensphäre hinabsteigen könnten, welche Art von Experimenten würden Sie gerne machen? Sag es uns in den Kommentaren unten.
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