ब्लैक होल से प्रकाश क्यों नहीं निकल सकता है?


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मैंने सुना है कि प्रकाश एक ब्लैक होल से बच नहीं सकता है । यह कर सकते हैं? यदि नहीं, तो क्यों?


जवाबों:


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एक ब्लैक होल में एक घटना क्षितिज होता है जो 'नो रिटर्न के बिंदु को चिह्नित करता है'। तो हाँ, एक ब्लैक होल से प्रकाश बच नहीं सकता है।

क्यूं कर? ठीक है, एक 'स्पेसटाइम फैब्रिक' के बारे में सोचें। मेरी राय में, यहाँ काम पर भौतिकी को समझना सबसे आसान तरीका है।

आमतौर पर, कपड़े इस तरह दिखेगा:

कपड़ा
(स्रोत: Whyfiles.org )

हालांकि, एक ब्लैक होल में इतना गुरुत्वाकर्षण होता है कि कोई इसे स्पेसटाइम फैब्रिक 'रिप' कर सकता है:

ब्लैक होल कपड़े
(स्रोत: ddmcdn.com )

जब प्रकाश आश्चर्यजनक गहन गुरुत्वाकर्षण के इस क्षेत्र से टकराता है, तो यह बस बाहर नहीं निकल सकता है - प्रकाश 'कपड़े' के साथ यात्रा करता है, और चूंकि कपड़े में एक चीर है, कोई कह सकता है कि यह बस चला जाता है - यह विलक्षणता का हिस्सा बन जाता है ।

यह एक सरलीकरण है, ज़ाहिर है, लेकिन इस फेनोनोम के पीछे भौतिकी के कम से कम हिस्से को समझने के लिए पर्याप्त है।


क्या घटना क्षितिज का समय फैलाव प्रभाव प्रकाश से बचने के लिए पर्याप्त है? या क्या यह केवल एक छोटा सा घटक है जो प्रकाश को ब्लैक होल में फँसा रहता है?
मार्क रोजर्स

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वह भयानक है। फैब्रिक-ऑफ-स्पेसटाइम कार्टून में ऐसा कुछ नहीं है जो क्षितिज को संबोधित करता हो या यह महत्वपूर्ण क्यों हो। यह सचमुच अप्रासंगिक है - आप "ब्लैक होल में गिरने के बाद सामान का क्या होता है?" बजाय।
स्टेन लीउ

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मुझे पलायन वेग के संदर्भ में यह सोचना अच्छा लगता है ।

एस्केप वेलोसिटी वह गति है जो किसी दिए गए ऑब्जेक्ट के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से बचने के लिए आवश्यक है। पृथ्वी के लिए, वह गति 11.2 किमी / सेकंड (मच 34!) है। जब रॉकेट पृथ्वी से विस्फोट करते हैं, तो वे एक निश्चित ऊंचाई या ऊंचाई हासिल करने की कोशिश नहीं कर रहे हैं, वे एक निश्चित गति, भागने के वेग तक पहुंचने की कोशिश कर रहे हैं।

एक बार एक रॉकेट 11.2 kips * तक पहुंच जाता है, इसने पृथ्वी को पूरी तरह से छोड़ने के लिए आवश्यक गति प्राप्त कर ली है। यदि कोई रॉकेट अपनी गति की परवाह किए बिना उस गति को प्राप्त करने में विफल रहता है, तो वह वापस पृथ्वी पर गिर जाएगा। (आप एक जादुई गुब्बारे की कल्पना कर सकते हैं जो धीरे-धीरे आपको अंतरिक्ष में ऊपर उठाता है, आईएसएस और सबसे अधिक उपग्रहों के ऊपर, और फिर आप चलते हैं: क्योंकि आप बहुत तेजी से नहीं जा रहे हैं, आप सभी उपग्रहों को पीछे छोड़ देंगे, और पृथ्वी में दुर्घटना।)

चंद्रमा की तरह छोटे गुरुत्वाकर्षण निकायों में छोटे पलायन वेग होते हैं। यही कारण है कि चंद्र लैंडर्स इतने छोटे चढ़ाई चरण के साथ चंद्रमा को छोड़ने में सक्षम थे , बड़े पैमाने पर शनि वी की तुलना में इसे पृथ्वी छोड़ने में सक्षम था: उन्हें केवल 2.4 किमी / सेकंड जाना था।

सैटर्न वी बनाम लूनर एसेंट मॉड्यूल चंद्र चढ़ाई का मॉड्यूल

सूर्य से बचने के लिए, आपको 617.5 किमी / सेकंड पर जाना होगा!

हमारे लिए सौभाग्य से, प्रकाश 617.5 किप्स से अधिक तेज हो जाता है, इसलिए हम सूर्य पर निर्मित प्रकाश को देख पा रहे हैं। हालाँकि, जैसा कि आप किसी वस्तु के द्रव्यमान को बढ़ाते हैं, अंततः भागने का वेग 299,792km / s, प्रकाश की गति से अधिक या पूरा होगा। उस बिंदु पर भी प्रकाश खुद को इतनी तेजी से नहीं जा सकता कि गुरुत्वाकर्षण अच्छी तरह से बच जाए, और हमेशा ब्लैक होल में वापस नीचे खींच जाएगा।

* के लिए लघु " की लोमीटर पी एर एस एकोंड "


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पृथ्वी के लिए पलायन वेग 11.2kps है; हालाँकि, यह वस्तुओं को फेंकने के लिए लागू होता है; आपको पृथ्वी छोड़ने और वापस न गिरने के लिए 11.2kps (वायुमंडलीय खींचें की अनदेखी) पर एक चट्टान फेंकना होगा; हालाँकि, यदि आपकी चट्टान में एक इंजन है जो जोर लगा सकता है, तो यह बहुत कम गति से पृथ्वी को छोड़ सकता है। अब यह जोर लगाने में सक्षम है, यह धीमी गति से निकल सकता है।
जमैरीना

jmarina, यह दिलचस्प है, मैंने ऐसा नहीं सुना है। क्या आप अधिक जानकारी या आपके द्वारा बताए गए प्रभाव के नाम के साथ एक लिंक प्रदान करना चाहेंगे?
ब्रेनटोनस्ट्राइन

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@jmarina थोड़े सही है लेकिन स्पष्टीकरण अधिक दिलचस्प है। भागने का वेग वास्तव में उस शरीर से दूरी कम हो जाता है जिससे आप भागने की कोशिश कर रहे हैं। उदाहरण के लिए 9,000 किमी की दूरी पर पलायन वेग लगभग 7.1 किमी / सेकंड है। कारण यह है कि यदि आप उस गति को जा रहे हैं जिसका उद्देश्य सिर्फ पृथ्वी को याद करना है तो आप अतिरिक्त गति को उसकी ओर गिरने से रोकेंगे। और जबकि सूरज की सतह पर सूर्य से पलायन वेग 617.5 किमी / घंटा है, पृथ्वी की कक्षा में यह केवल 42.1 किमी / सेकंड है।
जेसन गोएमाट

ओह समझा। भागने के वेग को "मुक्त" वेग में फैक्टरिंग किया जाता है जो आपको गुरुत्वाकर्षण पुल से वापस नीचे जाने पर मिलता है (लेकिन ग्रह को याद करने के लिए पर्याप्त कोण होता है)। क्या वह सही है?
ब्रेंटनस्ट्राइन

@brentonstrine आपके द्वारा उल्लिखित मुक्त वेग को गुरुत्वाकर्षण सहायता से प्राप्त करता है: www2.jpl.nasa.gov/basics/grav/primer.php पृथ्वी का कक्षीय वेग लगभग 30 किमी / सेकंड है, यह 29kps से थोड़ा नीचे भिन्न होता है क्योंकि कक्षा एक सटीक चक्र नहीं है, हम वास्तव में उत्तरी सर्दियों में सूरज के करीब हैं और गर्मियों में लगभग एक लाख किमी दूर हैं। nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet
jmarina

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यह मत भूलो कि अगर किसी ब्लैक होल में ब्लैक होल के वर्तमान स्थिर द्रव्यमान (3 सौर द्रव्यमान) से कम है तो यह वाष्पित हो जाता है - विकिरण में अपने द्रव्यमान को परिवर्तित करना, जिस स्थिति में यह प्रकाश को बंद कर देगा, ज्यादातर एक्स रे और गामा, बढ़ती दर पर जैसे-जैसे इसका द्रव्यमान घटता जाता है, जब तक कि पूरा ब्लैक होल कठोर विकिरण के फ्लैश में बदल नहीं जाता।

http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation

हालांकि, यह प्रकाश ऊर्जा के सबसे बुनियादी रूप के रूप में बचने वाले ब्लैक होल का द्रव्यमान है।


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