Достаточно хорошим и интересным вопросом становится: «Как гравитация черных дыр может воздействовать на фотоны/свет при отсутствии у них массы?».
Именно он позволяет не только больше понять о принципах гравитации, но и о теории относительности, устройстве привычного для нас пространства-времени.
Как известно, при прохождении рядом с черными дырами свет преломляется. Такое явление называется гравитационным линзированием, и открыто оно было уже очень давно. К слову, гравитационное линзирование свойственно не только «всепоглощающим» черным дырам, но также любым другим объектам со значительной массой. Просто такой эффект лучше всего заметен именно на первых.
Многие люди считают, что при отсутствии у фотонов массы на них не воздействуют гравитационные силы. Это объясняется законом всемирного тяготения.
Такое мнение верно только при условии учета свойств гравитации Ньютона. Безусловно, ньютоновская теория позволяет проводить обыденные, простые расчеты, но не позволяет в целостности понять характеристики гравитации и ее взаимодействие с объектами.
Данные параметры можно более точно определить, применяя общую теорию относительности. Согласно записям Эйнштейна, гравитация представляет собой искривление времени-пространства, вследствие чего возникает притяжение тел.
То есть любое предусматривающее какую-либо массу тело прогибает под собой полотно пространства-времени, образуя гравитационный колодец. Это можно сравнить с кружкой, которая лежит на натянутом полотенце.
Зачастую такое явление показывается с помощью изображения, где металлический шар искривляет под собой двухмерную ткань пространства, при этом искривление ткани под объектом вызывает меньше искривление полотна вокруг него. Поскольку в основном ткань пространства изображают в виде размеченной сетки, можно отметить искривление прямых траекторий рядом с тяжелым шаром.
При увеличении массы объекта растет и глубина гравитационного колодца, чем плотнее структура такового, тем более крутыми будут его стенки. В примере с черной дырой такой колодец будет бесконечно глубоким.
Направление движения фотонов в пространстве всегда прямое. Но при пересечении гравитационного колодка наблюдатель может сказать, что траектория таковых будет меняться в соответствии с искривлениями прямых линий рядом с металлическим шаром в примере. То есть по линии, образованной искривлением ткани под весом тяжелого объекта.
При наблюдении траектория движения фотона вблизи черной дыры будет предусматривать искривленный вид. Однако с точки зрения фотона он продолжает двигаться по прямой, но на его пути искривляется пространство. Когда фотон попадает под горизонт событий черной дыры, его траектория будет бесконечно длинной, поскольку пространство становится несоизмеримо кривым. Его попытки вылететь из-под горизонта событий сходны с попытками добежать до конца самой быстрой беговой дорожки.
#наука #космос #физика #черные дыры
