Wie wäre der Blick aus dem Inneren eines Schwarzen Lochs auf den Ereignishorizont?

Die Antwort auf diese Frage wird im Buch „Exploring black holes: Introduction to General Relativity“ von Taylor & Wheeler (2000) im Rahmen der klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie behandelt.

Wenn wir über ein supermassereiches Schwarzes Loch sprechen, so dass ein frei fallender Beobachter Gezeitenkräfte überleben kann, wenn er sich dem Ereignishorizont und der Singularität nähert, dann wird das folgende Szenario dargestellt. Ein Stern, der genau radial außen entlang der Flugbahn des einfallenden Beobachters steht, bleibt in dieser scheinbaren Position. Das Licht eines solchen Sterns ist gravitativ blauverschoben, aber aufgrund der schnellen Einwärtsbewegung des Beobachters auch rotverschoben. Letzterer gewinnt.

Für Sterne in einem Winkel zu einer radialen Flugbahn gibt es eine starke Aberration ihrer Positionen. Während der Beobachter (unvermeidlich) auf die Singularität zugeht, nimmt der Winkel, den er wahrnimmt, diese Sterne in Bezug auf ihre radiale Flugbahn auf 90 Grad zu. Vor ihnen befindet sich ein schwarzer Kreis mit einem hellen Ring aus gebogenem (gravitativ blauverschobenem) Sternenlicht um ihn herum. Dieser schwarze Kreis füllt den halben Himmel aus. Dahinter „fächern“ sich die wahrgenommenen Sterne in einem 90-Grad-Winkel auf, sodass sie letztendlich als „Ring um den Himmel“ wahrgenommen werden. Die endgültige Ansicht wäre, dass der Himmel schwarz mit einem brillanten Ring aus hochenergetischer Strahlung (verursacht durch gravitative Blauverschiebung) ist, der ihn in zwei Hälften teilt.

Du siehst die Singularität nie, weil alles Licht darauf gerichtet ist. Sie erreichen die Singularität (bewusst) nie, weil Sie unabhängig von der Masse des Schwarzen Lochs etwa 0,1 Sekunden bevor Sie dort ankommen, von Gezeitenkräften auseinandergerissen würden.

Einige interessante Versuche zur Visualisierung dieses Szenarios sind auf den Webseiten von Andrew Hamilton zu sehen , obwohl diese nicht für einen radial einfallenden Beobachter gedacht sind.

Es gibt tatsächlich einige raffinierte Simulationen, die zeigen, was Sie sehen würden:

http://jila.colorado.edu/~ajsh/insidebh/intro.html

(Musste als "Antwort" posten, weil ich nicht genug Ruf habe, um zu kommentieren)

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir die auf den Beobachter treffenden Lichtstrahlen per Raytracing verfolgen, für rotierende Schwarze Löcher sind die Koordinaten der Wahl Doran-Regentropfenkoordinaten, die es ermöglichen, die Ansicht sowohl von außen als auch von innen zu berechnen. Das erste Bild zeigt die Außenperspektive eines Beobachters auf einem Breitengrad von θ=45° im freien Fall mit der negativen Fluchtgeschwindigkeit (relativ zu einem lokalen ZAMO) v=-c√(1-1/g ^tt ) in einen rotierenden Kerr Newman Schwarzes Loch mit einer äquatorialen Akkretionsscheibe, deren innerer Radius bei der ISCO bei r=1,6367 und deren äußerer Radius bei r=7 liegt (Vollpanorama 360°×180° in äquirechteckiger Projektion ):

Das zweite Bild zeigt den Blick, wenn der Beobachter den äußeren Horizont überquert:

Im dritten Bild sehen wir die Perspektive aus dem Inneren des Schwarzen Lochs:

Für verschiedene Blickwinkel siehe hier . Farbcode für die Frequenzverschiebung:

Wenn Sie in ein nicht rotierendes Schwarzes Loch fallen, bleibt der Schatten natürlich kugelförmig, für eine Raytracing-Simulation eines freien Falls in ein Schwarzschild-Schwarzes Loch siehe die erste Animation in diesem Link ; Wenn Sie mit der negativen Fluchtgeschwindigkeit fallen, kurz bevor Sie die Singularität treffen, ist genau die Hälfte Ihres Sichtfelds (180 ° × 180 °) schwarz.

Für einen stationären Beobachter geschieht dies bereits, wenn er über der Photonenkugel schwebt, mit dem Unterschied, dass das Licht, das er von hinten empfängt, blauverschoben wäre, während es für einen frei fallenden rotverschoben wäre.

Wenn Sie den Horizont mit der negativen Fluchtgeschwindigkeit überqueren, wird das Licht, das Sie von hinten trifft, auf die Hälfte seiner ursprünglichen Frequenz verschoben, was bedeutet, dass das sichtbare Licht ins Infrarote verschoben wird, während das Ultraviolette in das sichtbare Spektrum verschoben wird, während das Licht Sie senkrecht dazu trifft die Bewegungsrichtung würde nicht verschoben, weil sich die gravitative und kinematische Zeitdilatation aufheben würden.

Aus jeder Richtung weg von der Singularität, in die Sie blicken, würden Sie einen Lichtkreis sehen, der Licht enthält, das sich dem Ereignishorizont aus allen Richtungen genähert hat, so dass das einfallende Licht das Schwarze Loch mindestens einmal umkreist haben könnte.

Das Licht, das Sie im Inneren des Schwarzen Lochs sehen werden, ist das Licht, bevor Sie den Ereignishorizont erreichen. Sieht jemand, der in ein schwarzes Loch fällt, das Ende des Universums?

Vorderansicht (ganz schwarz) Seitenansicht (halb schwarz) Rückansicht (kleiner Kreis)

https://www.youtube.com/watch?v=3pAnRKD4raY um 5:17