עבור לתוכן
  • צור חשבון
  • מאמר מספר 66 - על חורים שחורים – חלק שלישי


    amiorr

    מאמר מספר 66 - על חורים שחורים – חלק שלישי

    מאת עמי אור

     המונח אופק האירועים

    אופק אירועים הוא מעטפת דמיונית המקיפה חור שחור, שאירועים המתרחשים  בתוכו, אינם יכולים להשפיע על צופה חיצוני כלשהו הנמצא מחוצה לו. צופה אינו יכול להבחין באירועים בתוך האופק. שום מידע, לרבות אור, הנפלט מצדו הפנימי של אופק האירועים, לא יוכל לעולם להגיע לצופה חיצוני, וכל עצם או קרינה העוברים את אופק האירועים מבחוץ פנימה, לא ייראו שוב, ויתרכזו, בסופו של דבר, בנקודה מסוימת במרחב-זמן - הסינגולריות. בהכללה, ניתן להתייחס לאופק אירועים עבור צופה מסוים, כגבול במרחב-זמן, שאירועים המתרחשים עליו או בתוכו, לא יגיעו לעולם אל אותו צופה.

    המושג אופק אירועים מתאר גם אופקים אחרים כגון אופק האירוע של היקום הנצפה.

    אופק אירועים של חור שחור

    לפי התיאור היחסותי, חור שחור הוא עצם דחוס עד כדי כך, שחומר וקרינה אינם יכולים להימלט משדה הכבידה שלו. לעיתים מגדירים זאת כאזור בחלל שמהירות הבריחה ממנו גדולה ממהירות האור. הגדרה מדויקת יותר היא שבתוך האופק, כל המסלולים בקונוס האור בתוך האופק, מתעקמים פנימה, לעבר מרכז החור השחור - הסינגולריות. מרגע שחלקיק עובר את האופק, התקדמותו אל תוך מרכז החור היא בלתי נמנעת.

    המעטפת הדמיונית המוגדרת על ידי רדיוס שוורצשילד, מתפקדת כאופק אירועים של גוף לא מסתובב ברדיוס זה (יש לשים לב, שחור שחור מסתובב או טעון, פועל בצורה שונה במקצת וראה להלן). רדיוס שוורצשילד של עצם מסוים פרופורציונלי למסה שלו. אם נניח כי השמש תוכל להפוך לחור שחור, עבור מסת השווה לה, החור השחור (כלומר, אופק האירועים, יהיה בקוטר של  כ - 3 קילומטרים בערך, ועבור זו של כדור הארץ – כ - 9  מילימטרים. לחור שחור שנוצר מקריסת כוכב בעל מסה הגדולה מגבול צ'נדראסקאר, הגבול התחתון הוא 4 קילומטרים בערך.

    אופקי אירועים של חורים שחורים ראויים לציון במיוחד משלוש סיבות:

            ראשית, קיימות דוגמאות רבות לחורים שחורים, הקרובות דיין על מנת שיתאפשר לחקרן.

            שנית, חורים שחורים נוטים לספוח חומר מסביבתם, מה שמספק דוגמאות למקום בו חומר העובר אופק אירועים, צפוי להיראות כתוצאה מתהליכים בתוך דיסקת הספיחה.

            שלישית, התיאור של חורים שחורים באמצעות יחסות כללית ידוע כהערכה מקורבת, מאחר והתנאים באזור זה יוצרים מצב בו משוואות היחסות הכללית לא ישימות (ועל כך בפוסט עתידי) ומשערים כי תופעות של כבידה קוונטית תהפוכנה למשמעותיות בקרבת אופק אירועים. דבר זה מאפשר להשתמש בעקיפין בתצפיות על חומר בקרבת אופק אירועים של חור שחור, לחקר היחסות הכללית וההרחבות המוצעות שלה. כהערת אגב, כבידה קוונטית היא תורה שמנסה לאחד את היחסות ואת החלקיקים הקטנים. תורה כזו טרם פותחה בגלל קשיים שונים חלקם מתמטיים (ראה פוסט 84 שיפורסם בקרוב).

    תפיסה מוטעית הנוגעת לאופקי אירועים, בייחוד לכאלה של חורים שחורים, היא שהם מייצגים משטח בלתי-משתנה אשר משמיד עצמים המתקרבים אליו. למעשה, קיימים מספר מאפיינים המשותפים לכל אופקי האירועים: הם נראים רחוקים במידת מה מכל צופה, ועצמים הנשלחים לכיוונם לעולם לא נראים חוצים אותם מנקודת הראיה של הצופה החיצוני ששלח אותם (הואיל וקונוס האור של אירוע חציית האופק לא מצטלב לעולם עם קו העולם של הצופה). ניסיון לגרום לעצם המתקרב לאופק אירועים להישאר נייח ביחס לצופה, דורש הפעלת כח בעוצמה ההופכת לאינסופית, ככל שהוא מתקרב לאופק.

    במקרה של אופק אירועים סביב חור שחור, צופים הנייחים ביחס לעצם רחוק כלשהו, יסכימו ביניהם על מקום המצאו של האופק. אף על פי שנראה כאילו מצב זה מאפשר ל"הוריד צופה באמצעות חבל" לכיוון החור השחור, וליצור מגע עם האופק, למעשה, לא ניתן לעשות זאת. מנקודת מבטו של צופה חיצוני, אם הוא מנמיך אחר באטיות אל האופק, אזי, במערכת היחוס שלו, האופק נראה מאוד רחוק, והוא יזדקק לאורך הולך וגדל של חבל על מנת להגיע אל האופק. אם הוא מונמך במהירות, אזי האחר, וחלק מהחבל, יוכלו לגעת ואף לחצות את אופק האירועים אבל מנקודת מבטו של הצופה מבחוץ, האחר לא יגיע לעולם לאופק האירועים. אם ימשכו חזרה את החבל, כדי לחלץ את הצופה, הכוחות הפועלים לאורך החבל יגברו ללא גבול ככל שיתקרבו לאופק האירועים, ובנקודה מסוימת הוא יהיה חייב להיקרע. יתר על כן, הקריעה תהיה חייבת לקרות לא באופק האירועים, אלא בנקודה בה מי שמנמיך את הצופה יוכל לראות את המתרחש.

    ניסיון לנעוץ מוט קשיח מבעד לאופק האירועים של החור השחור לא יצלח: אם המוט מונמך באטיות רבה, הוא יהיה תמיד קצר מכדי לגעת באופק, לאור הדחיסה הקיצונית של קואורדינטות המערכת בקרבת קצה המוט. מנקודת מבטו של צופה בקצה (השני) של המוט, אופק האירועים יישאר בלתי ניתן להשגה. אם המוט מונמך במהירות, תופענה אותן בעיות, בדומה לאלה שהופיעו עבור החבל: המוט יהיה חייב להישבר, והשברים יפלו אל תוך החור השחור.

    במילים אחרות, מנקודת המבט של צופה מחוץ לאופק האירועים הממתין בחללית, יראה אסטרונאוט המתקרב אל אופק האירועים, כאילו הוא מאט את מהירותו. זאת ועוד, האפקטים היחסיים של כבידה יגרמו לזמן להתארך מנקודת מבטו של הצופה החיצוני לגבי האסטרונאוט המתקרב אל אופק האירועים. הצופה החיצוני לא יוכל לראות את האסטרונאוט לעולם חוצה את אופק האירועים. לעומת זאת לאסטרונאוט שמגיע לאופק, לא תהיינה שם בעיות של זמן הוא יחצה את האופק – כמובן אל מותו הוודאי.

     תיאור אופקי האירועים ביחסות הכללית נחשב כבלתי-שלם. לכשיוגדרו התנאים בהם מתקיימים אופקי אירועים תוך שימוש בתמונה שלמה יותר של הדרך בה עובד היקום, הכוללת את תורת היחסות ואת מכניקת הקוונטים גם יחד, צפויים מאפייני אופקי האירועים להיות שונים מאלה הנחזים באמצעות יחסות כללית בלבד.

    נכון לעכשיו, מוערך כי ההשפעה הראשונית של התופעות הקוונטיות היא שאופקי אירועים יהיו בעלי טמפרטורה, וככאלה - יפלטו קרינת גוף שחור. עבור חורים שחורים, באה השפעה זו לידי ביטוי בקרינת הוקינג (ראה בהמשך). השאלה הגדולה יותר - כיצד קיימת טמפרטורה לחור שחור - היא חלק מנושא התרמודינמיקה של חור שחור. עבור חלקיקים מאיצים, באה השפעה זו לידי ביטוי באפקט אנרו (Unruh), הגורם למרחב מסביב לחלקיק להראות מלא בחומר ובקרינה.

    תיאור מלא של אופקי אירועים יחייב, לכל הפחות, תאוריה של כבידה קוונטית. תאוריה מועמדת אחת שכזאת היא תורת  M במסגרת תורת המיתרים.

    שני סרטונים למעוניינים שמסבירים בקצרה מהו חור שחור (השני בעברית):

    https://youtu.be/UHIdUXXyaTE

    https://youtu.be/bgW7pv2i9h4

     המאמרהבא: מאמר 67 חורים שחורים - המשך

    השוואה מקורבת בין גודלם של חור שחור (בשחור), כוכב נייטרונים (בסגול) וננס לבן או ננס שחור (באפור).jpg

    זוהי תמונת החור השחור הראשונה בתולדות האנושות צולמה באמצעות גלי מיקרו בתדר של כ 2 טרה־הרץ  על ידי רשת הרדיו-טלסקופים אופק האירועים ב־2017, עובדה ופורסמה ב 10 באפריל.jpg

    מבנה של חור שחור מסתובב. מסביב לאופק האירועים קיים אזור הקרוי ארגוספירה שבו גופים חייבים להסתובב עקב גרירת המרחב(frame dragging) על ידי סיבוב החור.png

    הורדה.jpg

    המסה המעקמת את המרחב.png


    תגובות משתמשים

    תגובה מומלצת

    עדיין לא נוספו תגובות.



    הצטרף לשיחה

    אתה יכול לכתוב עכשיו ולהרשם אחר כך אם יש לכם חשבון הכנס עכשיו בשביל לכתוב מהחשבון שלך

    אורח
    Add a comment...

    ×   הודבק כטקסט מיוחד.   הדבק כטקסט רגיל

      Only 75 emoji are allowed.

    ×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

    ×   התוכן הקודם שלך שוחזר .   נקה

    ×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • פעילות אחרונה

    1. 0

      טלסקופ דובסוני 6 אינטש למכירה

    2. 2

      תצפית מדברית מהאגדות - מאי 2024

×
×
  • צור חדש...

Important Information