Lỗ đen có ảnh hưởng gì đến vật chất?

Câu trả lời:

Một lỗ đen làm nổi bật bất cứ thứ gì đi qua chân trời sự kiện, thậm chí là ánh sáng.

Giải trình:

Nó không kéo bất cứ điều gì vào như hầu hết mọi người tin, nhưng nếu bất cứ điều gì vượt qua chân trời sự kiện của nó, nó không bao giờ có thể đi ra khỏi nó. Nếu bạn đang quan sát thứ gì đó đang tiến về một lỗ đen, bất kể nó có thể diễn ra nhanh như thế nào, nó sẽ xuất hiện chậm lại và dừng lại ngay bên ngoài chân trời sự kiện. Bản thân vật thể không bao giờ ngừng di chuyển thực sự và không nhận thấy sự thay đổi tốc độ, nhưng một người quan sát sẽ thấy nó từ từ mờ dần khỏi sự tồn tại vì bất kỳ ánh sáng nào bật ra khỏi vật thể sẽ không thể thoát khỏi lỗ đen.

Câu trả lời:

Một lỗ đen có trường hấp dẫn cực kỳ mạnh mẽ, ảnh hưởng đến mọi vật chất gần nó.

Giải trình:

Lỗ đen được dự đoán đầu tiên khi Karl Schwarzschild tìm ra giải pháp chính xác đầu tiên cho phương trình trường của thuyết tương đối rộng của Einstein. Giải pháp có một điểm kỳ dị ở bán kính Schwarzschild # r_s #.

#r_s = (2GM) / c ^ 2 #

Ở đâu # G # là hằng số hấp dẫn, # M # là khối lượng của cơ thể và # c # là tốc độ ánh sáng.

Nếu tất cả khối lượng của cơ thể được chứa trong bán kính nhỏ hơn # r_s #, sau đó # r_s # định nghĩa một chân trời sự kiện trong đó vận tốc thoát là tốc độ ánh sáng.

Bất kỳ vấn đề tiếp cận lỗ đen sẽ bị ảnh hưởng bởi trường hấp dẫn mạnh. Trái với niềm tin phổ biến, các lỗ đen không tiêu thụ mọi thứ trong vùng lân cận của nó. Vật chất phải thực sự có một quỹ đạo giao nhau với chân trời sự kiện để rơi vào lỗ đen.

Chúng ta không thể chắc chắn chính xác những gì xảy ra khi vật chất tiến đến chân trời sự kiện. Phương trình trường của Einstein rất phức tạp. Chúng bao gồm 10 phương trình vi phân từng phần thứ hai. Giải pháp Schwartzschild đưa ra một số giả định làm giảm phương trình trường xuống 3 phương trình vi phân dễ giải. Gần chân trời sự kiện, các giả định không còn giá trị nữa khiến cho giải pháp trở nên vô nghĩa.

Ngoài ra, gần chân trời sự kiện, hiệu ứng lượng tử sẽ rất quan trọng. Vì cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng hiện không tương thích, chúng ta cần vật lý mới để mô tả các lỗ đen hoàn toàn.