In ein schwarzes Loch fallen

Ich habe oft gehört, dass „nichts Besonderes“ für einen einfallenden Beobachter passiert, der den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs überschreitet, aber ich war mit dieser Aussage nie ganz zufrieden. Ich habe versucht, mir tatsächlich vorzustellen, was ein einfallender Beobachter sehen würde (aus verschiedenen Blickwinkeln), und ich würde gerne wissen, ob ich die Dinge richtig verstehe.

Angenommen, wir reisen in die Nähe eines ausreichend großen Schwarzen Lochs (z. B. das im Zentrum der Milchstraße), sodass wir Gezeiteneffekte in Horizontnähe vernachlässigen können, und nehmen an, dass es sich um ein ideales Schwarzschild-Schwarzes Loch handelt. Angenommen, ich falle perfekt radial nach innen und Sie bleiben in sicherer Entfernung (stationär in Bezug auf das Schwarze Loch).

1) Wenn ich beim Fallen nach innen schaue , scheint der Ereignishorizont immer „vor“ mir zu sein, selbst nachdem ich den Ereignishorizont relativ zu Ihnen überquert habe, und wird weiterhin „vor“ mir sein mich, bis ich von der Singularität erdrückt werde. Das macht absolut Sinn (und korrigiere mich, wenn es falsch ist), aber es ist der folgende Fall, mit dem ich die größten Schwierigkeiten habe:

2) Wenn ich auf Sie (einen externen Beobachter) zurückblicke , welche Auswirkungen würde ich gegebenenfalls beobachten? Meine Überlegung war: Wenn ich mich dem Ereignishorizont nähere, beginnt sich um mich ein „kosmologischer Horizont“ zu schließen, hinter dem ich das Universum nicht mehr beobachten kann. An dem Punkt, an dem ich relativ zu dir den Ereignishorizont überquere, wird dich mein kosmologischer Horizont „verschlungen“ haben, da ich relativ zu dir effektiv schneller als Licht reise. Daher würde sich das Universum für mich aus der Beobachtbarkeit rot verschieben, wenn ich den Ereignishorizont überquere.

Ist das oben Richtige? Ich denke, es kann nicht sein, wenn alle Quellen sagen, dass "nichts Besonderes passiert" ... aber ich verstehe nicht ganz, warum. Oder ist folgendes genauer:

2a) Wenn ich auf dich zurückblicke, werde ich dich auch nach dem Überqueren des Ereignishorizonts (bis zu meinem Ableben an der Singularität) weiter beobachten, da das von dir ausgesandte Licht mit mir in den Ereignishorizont gegangen ist, obwohl ich kann nicht mehr mit Ihnen kommunizieren (aber ich kann es nicht wissen). Und wenn das wahr ist, würden Sie mir überhaupt rot- oder blauverschoben erscheinen? Und wenn das stimmt, habe ich immer noch einen schnell zusammenbrechenden kosmologischen Horizont um mich herum (auch wenn ich ihn nicht beobachten kann)?

Sie können immer noch Strahlen von außerhalb des Ereignishorizonts sehen, nachdem Sie gefallen sind, sie werden nur stark blauverschoben
Ich verstehe Ihre 1) Frage nicht - da der Ereignishorizont unsichtbar ist (am Ereignishorizont ist nichts Besonderes los), ist er dann "vor mir" sichtbar, wenn Sie daran vorbeigehen.
@FrankH, es wäre "sichtbar" in dem Sinne, dass ich eine schwarze kreisförmige Region vor mir sehen würde, egal wie nahe ich der Singularität komme. Ist das nicht richtig?
Ich denke, ich stimme Ihrer Aussage in 2 zu. Wenn Sie auf den äußeren Beobachter zurückblicken, würden Sie sehen, wie der Beobachter mit erhöhter Geschwindigkeit von Ihnen wegrast. Irgendwann befindet sich der Beobachter außerhalb Ihres beobachtbaren Universums (wie Sie sagten, Sie bewegen sich schneller weg, als das Licht des Beobachters Sie erreichen kann).
Dein Auge würde vom Rest deines Körpers abgezogen, bevor du den Ereignishorizont erreichst. ?
alter Thread, aber ein Schwarzes Loch mit stellarer Masse, ja, Sie würden weit vor dem Ereignishorizont auseinandergezogen werden. Supermassives Schwarzes Loch und die Gezeitenkräfte rund um den Ereignishorizont sind nicht enorm. Theoretisch könnte man den Ereignishorizont lebend durchqueren, aber man würde nie wieder herauskommen.

Antworten (5)

Die Antwort auf diese Frage wird für den Fall eines einfachen Schwarzschild-Schwarzen Lochs von Taylor & Wheeler in ihrem Buch mit dem Titel "Exploring black holes" (Addison, Wesley, Longman, 2000, Seiten B20-B24) behandelt. Es gibt einen großen Unterschied zu dem, was ein „Hüllen“-Beobachter wahrnehmen würde, der sich gerade außerhalb des Ereignishorizonts stationär befindet, verglichen mit einem Beobachter, der frei in das Schwarze Loch fällt.

Ihre Frage geht davon aus, dass ein Beobachter in das Schwarze Loch fällt . Dieser Beobachter wird in der Lage sein, das äußere Universum innerhalb des Ereignishorizonts zu sehen. Das Licht wird blauverschoben und so verzerrt/aberriert, dass, wenn sich der Beobachter der Singularität nähert, das Licht aus dem Rest des Universums nach außen gedrückt wird (d.h. der Betrachtungswinkel in Bezug auf die Falllinie wird größer) in einen Halo und schließlich in einen intensiven Ring blauverschobener Strahlung, der den ganzen Himmel umgibt, mit Schwärze sowohl vor als auch hinter dem Betrachter. Dem Beobachter passiert nichts Besonderes, wenn er den Ereignishorizont überschreitet.

Ein "Hüllen"-Beobachter, der fast unendliche Raketenkraft verwendet, um knapp über dem Ereignishorizont zu schweben, würde das gesamte Universum zu einem kleinen, intensiven, blauverschobenen Punkt über sich verdichtet sehen.

Natürlich kann es innerhalb des Ereignishorizonts keine "Hüllen"-Beobachter geben, da alles gezwungen ist, sich auf die Singularität zuzubewegen.

NB: Dies alles geht nur von der klassischen GR-Theorie aus. Weitere Informationen und Animationen finden Sie in den Ressourcen von Andrew Hamilton .

Die Antwort ist tatsächlich etwas seltsamer als Sie vermuten. Der richtige Weg, dieses Problem zu betrachten, besteht darin, die Wege der Lichtstrahlen zu betrachten, die Ihre Position schneiden, wenn Sie sich dem Schwarzen Loch immer näher kommen (da diese umkehrbar sind, können sie darstellen, dass Sie ein Signal aussenden oder entfernte Sterne beobachten ).

Wenn Sie sich ihm von weitem nähern, wird das Schwarze Loch allmählich größer, wenn Sie sich nähern. Je näher Sie kommen, desto größer und größer wird der Himmel dunkel, bis er den gesamten Horizont ausfüllt. Sie befinden sich jedoch immer noch nicht innerhalb des Ereignishorizonts. Wenn Sie näher kommen, wird der Ereignishorizont einen immer größeren Teil des Himmels hinter Ihnen ausfüllen, bis das gesamte Universum als kleiner Punkt am Horizont direkt vom Loch entfernt erscheint und dann verschwindet, wenn Sie den Horizont überqueren.

Dies widerspricht der Darstellung von Taylor und Wheeler in ihrem ausgezeichneten Buch über Schwarze Löcher. Nur ein Punkt, der ursprünglich direkt hinter Ihnen war, bleibt direkt hinter Ihnen. Der Rest wird nach außen verzerrt und wird schließlich zu einem unendlich dünnen Ring, der den Himmel an der Singularität und mit einer unendlichen Blauverschiebung in zwei Teile teilt.
@RobJeffries: Ich verstehe nicht ganz, was du sagst (was ich gesagt habe, war hauptsächlich auf die scheinbare Form des Horizonts beschränkt), aber die Singularität ist definitiv nicht außerhalb des Horizonts sichtbar.
Es ist der Teil über das ganze Universum, das als Punkt erscheint und dann verschwindet. Der "Punkt"-Teil ist meiner Meinung nach nur wahr, wenn Sie es irgendwie arrangieren können, gerade außerhalb des Ereignishorizonts stationär zu sein. Wenn Sie in das Schwarze Loch fallen, passiert am Ereignishorizont nichts Besonderes, und Sie können immer noch das äußere Universum sehen, und es verzerrt sich tatsächlich nach außen und neigt dazu, ein blauverschobener, intensiver Ring zu sein, wenn Sie sich der Singularität nähern.

Es gibt eine relativ neue Theorie (2012) namens Firewall-Theorie, die besagt, dass es am Ereignishorizont eine riesige „Feuerwand“ als solche gibt. Dies liegt daran, dass quantenverschränkte Teilchen, die den Horizont überqueren (oder die Hälfte eines Paares verschränkter Teilchen), schwierig werden und anfangen, Gesetze wie die Monogamie der Verschränkung zu brechen. Daher dachte eine Gruppe von Physikern, dass es einen Mechanismus geben muss, der die Verschränkung am Ereignishorizont bricht, um dieses Paradoxon zu vermeiden. Um dies zu tun, müsste am Ereignishorizont eine enorme Energiemenge vorhanden sein. Für jeden Beobachter könnte ihre Reise also am Ereignishorizont enden, weil sie einfach verglühen oder in Atome zerrissen würden. Die Firewall-Theorie ist zwar immer noch nur eine Theorie und viele Leute mögen sie nicht (zB: Stephen Hawking), aber nur ein Gedanke :)

Sie sind dazu bestimmt, die Singularität in einer begrenzten Zeit zu erreichen, also gibt es keine gute Möglichkeit, einen kosmischen Horizont in Bezug auf Sie zu definieren. Es wird vorhergesagt, dass die beschleunigte Expansion unseres Universums darauf zurückzuführen ist, dass unser Universum ein De-Sitter-Universum ist, und in einem De-Sitter-Universum ohne Schwerkraft wird jeder frei fallende Beobachter einen kosmischen Horizont beobachten und genau so, wie er niemals etwas beobachten wird Wenn sie den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs überqueren, werden sie auch nichts über den von ihnen beobachteten kosmischen Horizont hinaus beobachten. Man könnte sich vorstellen, dass man einen kosmischen Horizont hat, während man in das Schwarze Loch fällt, aber wenn man innerhalb einer unendlichen Zeit nichts daran vorbeiziehen sieht, kann man sicherlich nichts daran vorbeiziehen sehen begrenzte Zeit, bevor Sie die Singularität erreichen.

Diese Frage ist ein Beispiel für ein wirklich berüchtigtes Missverständnis von Schwarzschild-Schwarzen Löchern. Es geht darum, sich Schwarze Löcher als eine exotische Region des Weltraums vorzustellen, die von einer kugelförmigen Hülle namens Ereignishorizont umhüllt ist, und dass es einen schrecklichen Ort namens Singularität im radialen Zentrum dieser kugelförmigen Hülle gibt. Nun, das ist alles falsch. Was Sie vermissen, ist die Beobachtung, dass der Lichtkegel beim Überqueren des Ereignishorizonts so gequetscht wird, dass Raum und Zeit ihre Dimensionen vertauschen.

Im Inneren des Ereignishorizonts ist die Schwarzschild-Metrik gegeben durch

G = − S − 1 ( T )   D T ⊗ D T + S ( T )   D R ⊗ D R + T 2 w ,

Wo S ( T ) := | 1 − τ G / T | , Und τ G = 2 G M ist der sogenannte „ Gravitationsradius “ einer Massenquelle M , Und w ist die übliche Metrik auf S 2 .

Beachten Sie, dass, während Sie sich im Inneren des Schwarzen Lochs befinden, die räumliche Hyperfläche zu jedem beliebigen Zeitpunkt vorhanden ist S 2 × R das unendliches Volumen hat und konform flach ist. Es gibt keine zentrale Singularität oder einen Ereignishorizont. Diese befinden sich in der Zeit, nicht im Raum. Ihr Eintritt durch den Ereignishorizont liegt also in Ihrer Vergangenheitsgeschichte an T = τ G und Ihr eventueller Tod in der Singularität liegt in Ihrer Zukunft bei T = 0 . Das Schwarze Loch ist eine Zeitbombe.

So sieht ein BH aus

Die Antwort auf Ihre Frage lautet also: Jedes Licht von mir (dem äußeren Beobachter) ist im selben Moment wie Sie im Inneren des Schwarzen Lochs erschienen, es wäre jedoch im Raum von Ihnen in der gleichen Entfernung getrennt, in der es getrennt war Zeit außerhalb des Ereignishorizonts. Wenn du also lange genug lebst, wirst du mich eines Tages am fernen Horizont deines Himmels sehen. Trotzdem kannst du die Singularität nicht anschauen, weil sie in deiner Zukunft auf dich wartet und du kein Wahrsager bist.

In ein schwarzes Loch fallen
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