Zašto dve crne rupe nisu okrugle kada su blizu jedna drugoj?

Gravitacioni talasi koje je 2015-te registrovao LIGO interpretirani su kao rezultat procesa spajanja dve crne rupe. Grupa fizičara pod nazivom SXS tim (Simulacija ekstremnih prostor-vremena) uradila je izvanrednu vizualizaciju tog procesa:


https://www.youtube.com/watch?v=Zt8Z_uzG71o

Ova animacija je već viđena na AM, ali jedan interesantan detalj može da promakne i vredi da se naglasi: pogledajmo oblik ovih crnih rupa.

Već na samom početku animacije vidi se da crne rupe nisu okrugle što postaje sve izrazitije kako se približavaju jedna drugoj:

CRoblik 03PredKraj mala

(Dodatne kapice na položajima oko 2 sata gornje crne rupe i oko 8 sati donje, rezultat su gravitacionog sočiva, savijanja putanja svetlosti u zakrivljenom prostor-vremenu ovih objekata, što je sam po sebi interesantan efekat ali koji nas ovde ne zanima.)

Treba naglasiti da ova animacija nije nikakav holivudski crtež već vizualizacija numeričke simulacije ovog procesa. Protekle su bukvalno tri decenije u toku kojih su teoretičari postepeno razvili detaljno razumevanje fizike spajanja crnih rupa i našli vešte računarske metode da mogu da ga prate na kompjuteru. U tom smislu ovaj kratki film je kao zapis eksperimenta, kao da smo bili u stanju da napravimo par crnih rupa i pratimo njihovu evoluciju, i jednako je realan kao da posmatramo Mesec kako kruži oko Zemlje. Deformisani oblik crnih rupa koji vidimo nije ni greška ni aproksimacija, već rezultat stvarne fizike koja je ovde prisutna. Zašto dakle, ove crne rupe, ovde gledane “odozgo,” nisu okrugle oko svojih ekvatora?

Prva pomisao je da se radi o uzajamnoj graviciji, o plimskim silama. Mesec na primer, deformiše globalni okean, atmosferu, i zemljinu koru, a za uzvrat Zemlja deformiše mesečevu koru:

tidal forces
Izvor: http://www.windows2universe.org/glossary/tidal_forces.html

Međutim, u tom slučaju visoka plima na Zemlji gleda ka Mesecu: duge ose deformacije su poravnate sa rastojanjem od Zemlje do Meseca. Isto je i sa drugim planetama i njihovim satelitima ili sa parovima tesnih dvojnih zvezda.

Nasuprot tome, u SXS filmu duge ose deformacija su paralelne jedna drugoj ali normalne na pravac međusobnog rastojanja. Za razliku od Zemlje i Meseca, dve bliske crne rupe su očigledno okrenute jedna drugoj svojim najkraćim stranama!

To izgleda potpuno suprotno našoj intuiciji o tome kako rade gravitacija i plimske sile. Ali nije u pitanju naravno nikakva greška, već izvanredna vizualizacija prirode crnih rupa.

Horizont crne rupe nije granica nekog materijalnog objekta kao što je to površina zvezde ili planete. Sva masa crne rupe pala je u njen centar. Klasična fizika nam kaže da je ta masa sažeta na beskonačno mali obim i da ima beskonačno veliku gustinu. To je takozvani singularitet crne rupe. Kvantna fizika nam kaže da takvo sažimanje na beskonačno malu zapreminu nije moguće. U kakvom je tačno stanju materija u centru ili blizu centra crne rupe predstavlja predmet raznih špekulacija, hipoteza, i parcijalnih matematičkih otkrića, ali za sada bez potpunog razumevanja unutrašnje strukture ovih objekata.

CRoblik 04UnutarHorizonta mala

Ono što znamo je da horizont crne rupe predstavlja granicu u prostoru. Ako je svemirski brod unutar te sfere potrebna mu je brzina veća od brzine svetlosti da izađe. U takvoj situaciji ni svemirski brod, ni njegova slika ni signali koje šalje ne mogu da izađu. Zato je crna rupa “crna.”

Međutim ako je u blizini neka druga masa – planeta, zvezda, ili kao u ovom filmu, još jedna crna rupa, naš svemirski brod sada ima pomoć! Pošto ga ta masa vuče na svoju stranu sada je dovoljna brzina manja od brzine svetlosti da se udalji od centra svoje crne rupe.

Granica ispod koje nema izlaza zato je sada pomerena bliže centru desne crne rupe gde ni pomoć leve crne rupe više nije dovoljna! Okrugli horizont crne rupe je deformisan:

CRoblik 05Deformacija mala

Iz istog razloga biće deformisan i oblik objekta levo, u ovom slučaju druge crne rupe. Ta deformacija prostora je upravo to što vidimo u ovoj brilijantnoj animaciji kao bundevasti oblik dve bliske crne rupe.

Za razliku od Zemlje i Meseca, ovde se dakle ne radi o plimskom pomeranju materijalnih objekata, kao što je na primer voda u okeanu, već o deformaciji samog prostora. Izvesna deformacija je prisutna oko svake mase, ali je obično mala, pa nam zato izgleda kao da se površina okeana pomerila u “apsolutnom” prostoru koji postoji nezavisno od objekata u njemu. U slučaju koji je prikazan u ovom filmu mi mnogo lakše “vidimo” da je priroda gravitacije u zakrivljenosti prostora, jer je površina crne rupe granica vidljivog prostora koji čini naš svemir.


Najnoviji metod kojim smo videli crne rupe

Šta se dešava sa materijom unutar crne rupe?

Kolarac: Crne rupe u vasioni i laboratoriji - tonski zapis


 


Komentari   

Milan Mijić
+1 #5 Milan Mijić 21-03-2017 22:57
Aha, to okretanje zvezda nije stvarno, već samo efekat gravitacionog sočiva!

Uzmite debelu pepeljaru ili praznu flašu i pomerajte je kružno ispred očiju gledajući u drveće, stubove, ili police sa knjigama. Videćete kako se linije savijaju i pomeraju.

Isti je efekat ovde, samo iz drugog razloga. A mnogo je jači jer su crne rupe tako male a masivne.

Ako zaista postoje zvezde ili planete oko jedne od tih crnih rupa nema im spasa. Ako su daleko, u prolazu, samo će ih protresti gravitacioni talasi ali opstaju.
Prijavi administratoru
Vlatko Sadic
0 #4 Vlatko Sadic 20-03-2017 16:56
Animacija je odlicna,ali vise me je fasciniralo prikazivanje brzog okretanja, oko crnih rupa,zvezda,koj e su,najverovatni je imale svoje pratioce,planet e.Sta se dogadja,u toj situaciji,sa zvezdama i njihovim pratiocima?Neke ,mozda i upadnu u crnu rupu.Ali,da na tim planetama ima zivota,da li bi on opstao,u ovakvom slucaju,do smirivanja crnih rupa?Ko to zna!
Prijavi administratoru
Miroslav
0 #3 Miroslav 19-03-2017 15:43
Tako je Milane, što crna rupa ima veću masu veći je odnosno širi "radijus događaja" čuvena sfera oko singulariteta u centru, to je "granica sa koje nema povratka".
Prijavi administratoru
Milan Mijić
+1 #2 Milan Mijić 19-03-2017 09:52
Različite mase. Što je veća masa koja je pala u crnu rupu veći je radijus prostora iz koga ni svetlost ne može da pobegne. Crne rupe u SXS filmu (koji objašnjava LIGO signal) imaju mase od 29 i 36 puta veće od mase Sunca pa su im veličine zato malo različite.

Radijus crne rupe = 3 km x masa (u masama Sunca)
Prijavi administratoru
hhhh
-2 #1 hhhh 18-03-2017 23:27
Da li je autor negde u ovom zvanicnom modelu nasao odgovor na pitanje zasto crne ruupe imaju razlicite velicine.?
Prijavi administratoru

Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži

Facebook