Hvordan universet reflekteres nær sorte huller

I nærheden af ​​sorte huller, rummet er så skævt, at selv lysstråler kan bue rundt om dem flere gange. Dette fænomen kan gøre det muligt for os at se flere versioner af den samme ting. Selvom dette har været kendt i årtier, først nu har vi en nøjagtig, matematisk udtryk, tak til Albert Sneppen, studerende ved Niels Bohr Instituttet. Resultatet, hvilket endda er mere nyttigt i realistiske sorte huller, er netop blevet offentliggjort i tidsskriftet Videnskabelige rapporter .

Selve rummet og tiden opfører sig mærkeligt nær sorte huller; rummet er skævt. I nærheden af ​​et sort hul, rummet buer så meget, at lysstråler afbøjes, og meget nærliggende lys kan afbøjes så meget, at det rejser flere gange rundt om det sorte hul. Derfor, når vi observerer en fjern baggrundsgalakse (eller et andet himmellegeme), Vi kan være heldige at se det samme billede af galaksen flere gange, omend mere og mere forvrænget.

Galakser i flere versioner

Mekanismen er vist på figuren nedenfor:En fjern galakse skinner i alle retninger - noget af dens lys kommer tæt på det sorte hul og afbøjes let; noget lys kommer endnu tættere på og omkranser hullet en enkelt gang, før det flygter ned til os, og så videre. Ser man nær det sorte hul, vi ser flere og flere versioner af den samme galakse, jo tættere på kanten af ​​hullet vi kigger.

Hvor meget tættere på det sorte hul skal du se fra et billede for at se det næste billede? Resultatet har været kendt i over 40 år, og er omkring 500 gange (for matematikfans, det er mere præcist "eksponentialfunktionen af ​​to pi, " skrevet e2π).

At beregne dette er så kompliceret, at indtil for nylig, vi havde endnu ikke udviklet en matematisk og fysisk intuition om, hvorfor det tilfældigvis er netop denne faktor. Men ved at bruge nogle smarte, matematiske tricks, masterstuderende Albert Sneppen fra Cosmic Dawn Center — et grundforskningscenter under både Niels Bohr Institutet og DTU Space — er nu lykkedes med at bevise hvorfor.

"Der er noget fantastisk smukt i nu at forstå, hvorfor billederne gentager sig selv på en så elegant måde. Oven i købet det giver nye muligheder for at teste vores forståelse af tyngdekraften og sorte huller, ", præciserer Albert Sneppen.

At bevise noget matematisk er ikke kun tilfredsstillende i sig selv; Ja, det bringer os tættere på en forståelse af dette vidunderlige fænomen. Faktoren "500" følger direkte af, hvordan sorte huller og tyngdekraften fungerer, så gentagelserne af billederne bliver nu en måde at undersøge og teste tyngdekraften på.

Snurrende sorte huller

Som en helt ny funktion, Sneppens metode kan også generaliseres til ikke kun at gælde for "trivielle" sorte huller, men også til sorte huller, der roterer. Hvilken, faktisk, det gør de alle sammen.

"Det viser sig, at når den roterer meget hurtigt, du behøver ikke længere at komme tættere på det sorte hul med en faktor 500, men væsentligt mindre. Faktisk, hvert billede er nu kun 50, eller 5, eller endda ned til blot to gange tættere på kanten af ​​det sorte hul, " forklarer Albert Sneppen.

At skulle se 500 gange tættere på det sorte hul for hvert nyt billede, betyder, at billederne hurtigt "klemmes" ind i ét ringformet billede, som det ses på figuren til højre. I praksis, de mange billeder vil være svære at observere. Men når sorte huller roterer, der er mere plads til de "ekstra" billeder, så vi kan håbe på at bekræfte teorien observationsmæssigt i en ikke alt for fjern fremtid. På denne måde vi kan lære om ikke kun sorte huller, men også galakserne bag dem:

Lysets rejsetid øges, jo flere gange det skal gå rundt om det sorte hul, så billederne bliver mere og mere "forsinkede". Hvis, for eksempel, en stjerne eksploderer som en supernova i en baggrundsgalakse, man ville være i stand til at se denne eksplosion igen og igen.

Albert Sneppens artikel, netop accepteret til offentliggørelse i Videnskabelige rapporter , har titlen "Divergerende refleksioner omkring fotonkuglen i et sort hul."