Horyzont zdarzeń ciekawostki

Horyzont zdarzeń to granica wokół czarnej dziury, zza której nic nie może wrócić.

Po jej przekroczeniu siła grawitacji staje się tak potężna, że nawet światło nie jest w stanie uciec, a wszelkie informacje zostają na zawsze odcięte od zewnętrznego wszechświata.

19 ciekawostek o horyzoncie zdarzeń

1. Horyzont zdarzeń nie jest fizyczną powierzchnią, którą można dotknąć – to niewidzialna granica w przestrzeni, której przekroczenie na zawsze zmienia przyszłość obiektu.

2. Główną cechą horyzontu zdarzęń jest fakt, że prędkość ucieczki z jego wnętrza przekracza prędkość światła w próżni, co jest fizycznym limitem prędkości we wszechświecie.

3. Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina, istnienie horyzontu jest konsekwencją ekstremalnego zakrzywienia czasoprzestrzeni przez ogromną masę skoncentrowaną w małej objętości.

4. Wewnątrz horyzontu zdarzeń stożki świetlne, czyli wszystkie możliwe przyszłe trajektorie, są tak zakrzywione, że nieuchronnie prowadzą do centrum czarnej dziury.

zobacz: 8 ciekawostek o czarnej dziurze

5. Dla zewnętrznego obserwatora obiekt spadający na czarną dziurę nigdy nie przekracza horyzontu – jego obraz zwalnia i ostatecznie "zamraża się" na granicy, by po chwili zniknąć.

6. Paradoksalnie, dla samego obiektu spadającego na czarną dziurę moment przekroczenia horyzontu zdarzeń nie jest niczym szczególnym – po prostu płynie on dalej w kierunku osobliwości.

7. Rozmiar horyzontu zdarzeń, zwany promieniem Schwarzschilda, zależy wyłącznie od masy czarnej dziury. Im większa masa, tym większy horyzont.

8. Gdyby Ziemię ścisnąć do rozmiaru czarnej dziury, jej horyzont zdarzeń miałby promień zaledwie 9 milimetrów.

9. Oprócz horyzontu zdarzeń istnieje również pojęcie horyzontu cząstek, który określa granicę obserwowalnego wszechświata – najdalszy dystans, z jakiego światło miało czas do nas dotrzeć od Wielkiego Wybuchu.

Autor: Pasjonat

10. Ze względu na przyspieszającą ekspansję wszechświata istnieje także kosmologiczny horyzont zdarzeń – granica, poza którą znajdujące się galaktyki oddalają się od nas szybciej niż światło, przez co nigdy nie będziemy mogli ich zobaczyć.

11. Obracające się czarne dziury (tzw. czarne dziury Kerra) posiadają bardziej skomplikowaną strukturę – mają dwa horyzonty zdarzeń (wewnętrzny i zewnętrzny) oraz tzw. ergosferę.

12. W pobliżu małych czarnych dziur siły pływowe są tak ekstremalne, że każdy obiekt zbliżający się do horyzontu zostaje rozciągnięty jak spaghetti. Proces ten nazywany jest spagetyzacją.

Autor: Ola

13. Stephen Hawking odkrył, że horyzonty zdarzeń nie są idealnie czarne i emitują słabe promieniowanie cieplne, nazwane promieniowaniem Hawkinga, które powoduje powolne "parowanie" czarnych dziur. Proces ten jest niewyobrażalnie powolny – czarna dziura o masie Słońca potrzebowałaby więcej czasu na wyparowanie, niż wynosi obecny wiek wszechświata.

14. Istnienie promieniowania Hawkinga doprowadziło do powstania paradoksu informacyjnego, czyli pytania, co dzieje się z informacją o obiektach, które wpadają do czarnej dziury, skoro ona ostatecznie wyparowuje. Jedną z prób rozwiązania tego paradoksu jest zasada holograficzna, która sugeruje, że cała trójwymiarowa informacja o wnętrzu czarnej dziury może być "zapisana" na jej dwuwymiarowym horyzoncie zdarzeń.

15. Pierwsze w historii zdjęcie "cienia" czarnej dziury, wykonane przez teleskop EHT (Event Horizon Telescope) w 2019 roku, jest najsilniejszym jak dotąd dowodem pośrednim na istnienie horyzontu zdarzeń.

Autor: Tomasz

16. Okazuje się, że każdy przyspieszający obserwator, nawet w pustej przestrzeni, posiada swój własny horyzont zdarzeń (zwany horyzontem Rindlera), za którym znajduje się część wszechświata, z którą nigdy nie będzie mógł się skomunikować.​

17. Teoria strun sugeruje, że horyzont zdarzeń może nie być pustą granicą, ale splątaną, chaotyczną strukturą zwaną "fuzzball", która nie posiada ostrej granicy.

18. Nowsza, kontrowersyjna hipoteza zapory ogniowej (firewall paradox) mówi, że horyzont zdarzeń jest w rzeczywistości ścianą cząstek o ultrawysokiej energii, która spala wszystko, co próbuje go przekroczyć.

19. Gdyby udało się stworzyć tunel czasoprzestrzenny (most Einsteina-Rosena), również posiadałby on swój horyzont zdarzeń, oddzielający wejście do tunelu od reszty wszechświata.

Autor: Maks

gotowe pytania

Czy z horyzontu zdarzeń można uciec?

Nie, ucieczka jest fizycznie niemożliwa. Aby wydostać się zza horyzontu zdarzeń, trzeba by poruszać się szybciej niż światło. Według znanych nam praw fizyki, żaden obiekt nie może osiągnąć takiej prędkości. ​

Co się dzieje z czasem na horyzoncie zdarzeń?

Dla zewnętrznego obserwatora czas wydaje się tam zatrzymywać. Gdybyśmy patrzyli na zegarek astronauty wpadającego do czarnej dziury, jego wskazówki poruszałyby się coraz wolniej, aż w końcu stanęłyby w miejscu tuż przed horyzontem. ​

Jak wygląda horyzont zdarzeń?

Sam horyzont jest niewidoczny, bo nie emituje światła. Jednak wokół niego często wiruje gorąca materia, tworząc "cień" czarnej dziury. To właśnie ten cień, otoczony świecącym pierścieniem, zobaczyliśmy na słynnym zdjęciu teleskopu EHT. ​​

Czy człowiek przeżyłby przekroczenie horyzontu zdarzeń?

To zależy od wielkości czarnej dziury. W przypadku małych czarnych dziur, siły grawitacyjne rozerwałyby człowieka na strzępy jeszcze przed dotarciem do granicy. Przy supermasywnych czarnych dziurach można przekroczyć horyzont bez bólu, ale powrót i tak jest niemożliwy. ​​

Co to jest spaghettifikacja?

To zabawna nazwa na przerażające zjawisko rozciągania ciała. Gdy zbliżasz się do czarnej dziury, siła grawitacji działająca na twoje nogi jest znacznie większa niż na głowę. W efekcie ciało zostaje wydłużone i zwężone jak nitka makaronu spaghetti. ​

Czy horyzont zdarzeń to fizyczna ściana?

Nie, to nie jest twarda bariera, w którą można uderzyć. To matematyczna granica w przestrzeni. Astronauta przelatujący przez horyzont zdarzeń supermasywnej czarnej dziury mógłby nawet nie zauważyć momentu, w którym przekroczył ten punkt. ​

Co znajduje się za horyzontem zdarzeń?

W samym centrum, za horyzontem, znajduje się osobliwość. Jest to punkt, w którym grawitacja staje się nieskończona, a znane nam prawa fizyki przestają działać. Nie wiemy dokładnie, co tam jest, bo żadna informacja nie może stamtąd wyjść. ​

Czy horyzont zdarzeń może się zmniejszyć?

Teoretycznie tak, dzięki procesowi zwanemu promieniowaniem Hawkinga. Czarne dziury powoli tracą masę i energię, co w bardzo długim czasie może prowadzić do kurczenia się horyzontu zdarzeń, a nawet całkowitego wyparowania czarnej dziury. ​

Kto wymyślił nazwę horyzont zdarzeń?

Termin ten ukuł Wolfgang Rindler w latach 50. XX wieku. Jednak koncepcja granicy, zza której nie ma ucieczki, pojawiała się już wcześniej w pracach Karla Schwarzschilda rozwiązującego równania Einsteina. ​​

Czy Ziemia może mieć horyzont zdarzeń?

Tylko jeśli ścisnęlibyśmy ją do rozmiaru orzecha. Każdy obiekt, nawet Ziemia czy człowiek, ma swój promień Schwarzschilda. Jeśli ściśniemy całą masę Ziemi do kulki o średnicy ok. 1,8 cm, powstanie czarna dziura z własnym horyzontem zdarzeń. ​

Czy horyzont zdarzeń świeci?

Sam horyzont jest idealnie czarny. Świeci materia, która na niego spada i rozgrzewa się do ogromnych temperatur. Czasami mówi się też o teoretycznym słabym świeceniu zwanym promieniowaniem Hawkinga, ale jest ono zbyt słabe, by je zobaczyć gołym okiem. ​

Czy czas płynie za horyzontem zdarzeń?

Fizyka wewnątrz horyzontu jest bardzo dziwna. Niektórzy naukowcy twierdzą, że wewnątrz czarnej dziury przestrzeń zamienia się rolami z czasem. Oznacza to, że poruszanie się w przyszłość staje się nieuchronnym spadaniem w kierunku centrum (osobliwości). ​

Czy można zobaczyć horyzont zdarzeń z Ziemi?

Bezpośrednio nie, bo jest za daleko i jest za mały. Jednak dzięki sieci teleskopów radiowych (EHT) udało się zrobić zdjęcie cienia horyzontu zdarzeń czarnej dziury w galaktyce M87 oraz w centrum naszej Drogi Mlecznej. ​​

Czy horyzont zdarzeń zawsze jest kulą?

Zazwyczaj tak, horyzont zdarzeń ma kształt sfery. Jeśli czarna dziura wiruje (co jest typowe), horyzont może się lekko spłaszczyć na biegunach, ale nadal przypomina kształtem kulę. ​