Melarikan diri dari lubang hitam

18

Saya sering mendengar bahwa tidak ada yang bisa keluar dari lubang hitam karena itu "kecepatan melarikan diri" lebih besar dari c . Jika itu akurat, bagaimana dengan yang berikut ini. Saya tahu bahwa yang berikut ini memiliki banyak asumsi yang kemungkinan besar mustahil, tetapi saya mencoba memahami apakah penjelasan kecepatan melarikan diri masuk akal.

Misalkan Anda punya semacam kapal ruang angkasa yang ada di dalam cakrawala peristiwa, dan itu belum dihancurkan oleh gravitasi atau kekuatan pasang surut. Anggaplah Anda memiliki banyak massa reaksi dan catu daya yang fantastis.

Mungkinkah ruang angkasa ini, melalui penerapan kekuatan konstan yang cukup lolos dari horizon peristiwa?

Mitchell Kaplan
sumber

Jawaban:

19

Salah satu cara paling jelas untuk melihat apa yang terjadi adalah dengan melihat diagram Penrose dari lubang hitam Schwarzschild. Diagram Penrose seperti peta ruangwaktu yang ditarik sedemikian rupa untuk mempertahankan sudut dan menempatkan sinar cahaya secara diagonal pada sudut , membentuk kerucut cahaya.45

Karena kita memetakan semua ruang tak terbatas (waktu) menjadi gambar yang terbatas, jarak tentu saja terdistorsi, tapi itu harga kecil yang harus dibayar.

Diagram kausal Schwarzschild, asli oleh Andrew Hamilton

Waktu terus berjalan di diagram, dan lintasan infalling khas berwarna biru.

Karena setiap objek besar harus lebih lambat secara lokal daripada cahaya, ia harus tetap berada dalam kerucut cahaya itu. Oleh karena itu, tidak peduli bagaimana Anda mempercepat, pada setiap titik lintasan Anda, Anda harus pergi ke arah yang tetap berada dalam diagonal-diagonal pada titik itu. Tapi begitu Anda berada di cakrawala, setiap arah yang berada di dalam kerucut cahaya mengarah ke singularitas.45

Mempercepat dengan cara ini atau itu hanya berarti bahwa Anda dapat memilih di mana Anda menekan singularitas - sedikit di sebelah kiri pada diagram atau sedikit ke kanan. Mencoba melarikan diri dengan menggunakan akselerasi tinggi membawa Anda lebih dekat ke garis cahaya , yang karena pelebaran waktu sebenarnya akan memperpendek umur Anda. Anda akan benar-benar mencapai singularitas lebih cepat jika Anda berjuang dengan cara itu.45

Gambar khusus ini berasal dari Prof. Andrew Hamilton . Perhatikan bahwa itu menggambarkan lubang hitam Schwarzschild yang kekal , yaitu lubang hitam yang selalu dan akan ada. Lubang hitam yang sebenarnya dibentuk oleh keruntuhan bintang dan pada akhirnya akan menguap, sehingga diagramnya akan sedikit berbeda (khususnya, tidak akan ada "antihorizon"). Namun, dalam semua hal yang relevan di sini, situasinya sama.

Stan Liou
sumber
Bisakah Anda menguraikan bagaimana ini "situasi yang sama" meskipun lubang hitam akhirnya menguap, mengingat singularitas itu sendiri tampaknya benar-benar berada pada waktu yang tak terbatas di masa depan, menurut diagram? (atau setidaknya menurut interpretasi diagram yang dapat dimengerti, meskipun berpotensi naif)
mtraceur
4

Ini lebih merupakan pertanyaan fisika daripada astronomi, namun demikian, pikirkanlah seperti ini (sebagian besar dari apa yang saya katakan memerlukan verifikasi karena saya tidak memenuhi syarat untuk memberikan jawaban rincian yang 100% benar): Cahaya tidak dapat lepas dari lubang hitam, dan tidak ada sistem propulsi yang dapat mempercepat objek ke kecepatan cahaya. Semakin cepat Anda pergi, semakin berat Anda, semakin banyak kekuatan yang harus Anda masukkan untuk mempertahankan akselerasi, semakin banyak energi yang Anda buang seiring waktu. Jika digambar pada grafik, energi yang dibutuhkan untuk meningkatkan kecepatan oleh dX ketika pada kecepatan X, grafik memiliki asimtot pada kecepatan cahaya. Berarti tidak akan mencapainya, tidak peduli berapa banyak energi yang dimasukkan.

Lihatlah LHC, di mana hadron dipercepat ke titik seperti itu ketika kecepatan mereka tidak diukur lagi, karena hampir tidak berubah, melainkan energi partikel, yang meningkat banyak ketika mendekati kecepatan cahaya. Ini akan memberi Anda perspektif tentang betapa tidak terjangkaunya itu.

Jadi, jika Anda tidak dapat mempercepat ke kecepatan cahaya maka Anda, seperti cahaya, terperangkap di dalam horizon peristiwa.

Juga, AFAIK, cahaya tidak keluar bukan karena foton memiliki berat, tetapi karena waktu berhenti. Jadi cahaya tidak bergerak, tidak ada yang terjadi karena tidak ada waktu.

Sekali lagi, saya tidak memenuhi syarat. Saya hanya suka membaca tentang hal ini.

AlexanderMP
sumber
Pertanyaan saya berkisar pada pemahaman saya bahwa kecepatan melarikan diri adalah kecepatan awal, bahwa tanpa percepatan tambahan cukup untuk menghindari tarikan gravitasi sebuah planet. Jadi, misalnya, jika kita memiliki sumber daya dan massa reaksi yang cukup baik, kita harus bisa menjauh dari bumi dengan sembarangan, sambil bergerak dengan kecepatan lambat yang konstan. Sejalan dengan ini dapat bekerja dengan lubang hitam, atau ada sesuatu tentang kelengkungan ruang yang membuat pelarian mustahil.
Mitchell Kaplan
Seperti yang sudah saya jelaskan, Anda bahkan tidak bisa mencapai kecepatan cahaya, dan bahkan cahaya pun tidak bisa lepas. Tidak ada yang bisa Anda lakukan untuk mencapai kecepatan cahaya. Anda memerlukan energi yang tidak terbatas untuk melakukan ini, yang berarti dengan kata lain itu tidak mungkin. Juga, gerakan digambarkan sebagai perubahan posisi dalam batas waktu, dan ditentukan oleh kecepatan (t ^ -1), akselerasi (t ^ -2) dan persamaan level yang lebih tinggi (t ^ -n), yang semuanya bergantung pada waktu (t). Jauh di luar cakrawala peristiwa tidak ada waktu, jadi "gerakan" tidak masuk akal sebagai konsep.
AlexanderMP
Hmm, foton mengikuti geodesik nol ruang-waktu. Mengapa Anda mengatakan bahwa waktu berhenti? Juga, apa yang Anda maksud dengan ini? Apakah maksud Anda waktu seperti yang terlihat oleh pengamat di luar cakrawala peristiwa, atau maksud Anda waktu koordinat lokal seseorang yang telah jatuh? Saya pikir sebagian dari jawaban Anda harus dihilangkan.
astromax
Tidak banyak yang relevan dengan pertanyaan di sini. Lubang hitam adalah fenomena General Relativistic.
Rob Jeffries
-4

Walaupun saya sebagian setuju dengan @Alexander di sini ada beberapa hal lagi.

Menurut teori relativitas khusus Einstein , partikel tidak dapat bergerak dengan kecepatan cahaya (c). Itu akan membutuhkan energi tanpa batas seperti yang disebutkan di atas. Namun, teori relativitas khusus menyatakan bahwa suatu benda dapat bergerak lebih lambat atau lebih cepat daripada kecepatan cahaya tetapi tidak pada kecepatan c. Kita dapat merujuk pada objek yang bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya sebagai tachyons . Ada benda langit yang dipercepat lebih cepat dari kecepatan cahaya.

Suatu hal umum yang semua orang katakan adalah tidak ada yang bisa lolos dari lubang hitam. Tapi itu sama sekali salah . Lubang hitam memang memancarkan partikel dan radiasi yang disebut sebagai radiasi Hawking . Bahkan stephen hawking telah berubah pikiran tentang lubang hitam sebagai konsep umum bahwa lubang hitam menyerap semuanya dapat dibantah oleh teori mekanika kuantum.

Jadi, Jika ada kemungkinan kita memang bisa lolos dari blackhole.

Di CERN, laporan mengatakan bahwa partikel subatom hantu yang disebut neutrino diamati bergerak lebih cepat daripada cahaya. Para peneliti masih berusaha mengonfirmasi hal itu.

Ada juga teori lain yang mungkin ada di sekitar komunitas ilmiah adalah konsep lubang cacing. Jika sebuah kapal berusaha melarikan diri dari lubang hitam, membuka lubang cacing untuk melarikan diri dari lubang hitam dan mencapai tempat lain adalah teori yang diusulkan.

Ada juga penelitian yang mengatakan bahwa objek dipancarkan dari lubang hitam .

Mahe
sumber
4
Saya pikir mereka telah menemukan kesalahan eksperimental di CERN, sesuatu tentang waktu 2 jam. Jadi mereka tidak lagi berpikir bahwa neutrino mungkin telah bergerak lebih cepat daripada cahaya. Saya pikir hal-hal yang berasal dari lubang hitam adalah 1/2 dari pasangan partikel virtual yang secara spontan muncul di ruang kosong, ketika pasangan tertentu muncul tepat di luar horizon peristiwa. Saya bertanya-tanya apakah Anda perlu bergerak mendekati c untuk melarikan diri dari lubang hitam selama Anda dapat menerapkan akselerasi yang berkelanjutan. @ AlexanderMP berkomentar tentang "waktu" mungkin jawaban saya. Tetapi saya juga bertanya-tanya tentang kelengkungan.
Mitchell Kaplan
1
Meskipun neutrino terbukti salah, konsep tachyons masih ada. Satu hal yang pasti bahwa tidak ada elemen di bumi untuk membangun sebuah kapal yang dapat lolos dari lubang hitam bahkan jika kita dapat memanfaatkan energi untuk melakukannya. @MitchellKaplan Hasil akhirnya adalah kecepatan neutrino sama dengan cahaya . Batas kesalahan adalah 15ns.
Mahe
1
Komentar Anda tentang tidak ada yang lolos dari blackhole juga salah arah - lihat tanggapan @ Dilaton terhadapnya. Lubang hitam dikatakan menguap, tetapi itu tidak berarti bahwa hal-hal yang masuk sekarang keluar (lihat Hawking Radiation - en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation ).
astromax
4
Ada begitu banyak yang salah dengan jawabannya, saya bahkan tidak tahu harus mulai dari mana. Tolong jangan berspekulasi, ini adalah ilmu pengetahuan, bukan permainan tebak-tebakan orang awam.
Florin Andrei
1
Artikel TIME juga sama sekali tidak membantu. Pertanyaan asli terkait dengan melarikan diri dari dalam lubang hitam, bukan dari luar. Dan kesalahan tentang radiasi Hawking. . . oy
HDE 226868