หากคุณสังเกตเห็นว่าเวลาในอวกาศเริ่มเปลี่ยนรูปใกล้กับหลุมดำ แต่เมื่อมองจากระยะไกลจากพื้นผิวของหลุมดำภาพในพื้นหลังจะบิดเบี้ยวเป็นพิเศษ แต่เมื่อคุณมองใกล้หลุมดำมากขึ้น การบิดเบี้ยวเริ่มดูเป็นปกติอีกครั้งเกือบจะเหมือนไม่มีอะไรเกิดขึ้นยกเว้นเอฟเฟ็กต์เลนส์ตาปลาเล็กน้อย
หากเวลาอวกาศเบี่ยงเบนแบบโมโนโทนิเมื่อคุณเข้าใกล้พื้นผิวของหลุมดำวงแหวนของความผิดเพี้ยนพิเศษนี้จะมีอยู่อย่างไร ทำไมภาพไม่ดูเพี้ยนที่ผิวมากกว่าวงแหวนนั้น
คำตอบ:
นี่เป็นเพราะโฟตอนที่เกิดขึ้นเป็นวงกลมรอบ ๆ หลุมดำหลายครั้ง
ห่างจาก BH ภาพจะบิดเบี้ยวเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เหล่านี้เป็นโฟตอนที่เบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อย
เมื่อคุณเข้าใกล้คุณจะเห็นโฟตอนที่เบี่ยงเบนมากขึ้นเรื่อย ๆ ในบางจุดคุณจะเห็นโฟตอนที่มาจากด้านหลังของคุณเดินไปรอบ ๆ BH และสบตาคุณ ในที่สุดใกล้พอถึง BH คุณจะเห็นโฟตอนที่หมุนได้ 360 องศา BH ทำหน้าที่เหมือนกล้องฟิชอาย
เมื่อมองใกล้ดิสก์คุณจะได้โฟตอนที่ได้ 1.5 เทิร์น 2 เทิร์น 3 รอบและต่อไป
สิ่งที่คุณเห็นคือภาพวงแหวนศูนย์กลางซึ่งแต่ละภาพมีภาพเต็มทุกสิ่งรอบ BH แต่บีบอัดในวงแหวน โดยพื้นฐานแล้วจะมีภาพศูนย์กลางไม่สิ้นสุด แต่คุณจะเห็นเพียงไม่กี่ภาพแรกเท่านั้น
ควรสังเกตว่าดิสก์สีดำที่อยู่ตรงกลางไม่ใช่ขอบฟ้าเหตุการณ์ มันเป็นพื้นที่ในอวกาศที่ไม่มีแสงมาจากดวงตาของคุณ ขอบฟ้าเหตุการณ์จริงจะเล็กลงประมาณ 2x คุณอาจคิดว่ามันเป็นภาพของขอบฟ้าเหตุการณ์ "ขยาย" โดยการบิดเบือนกาลอวกาศ แต่การเปรียบเทียบนั้นไม่สมบูรณ์แบบ
หลุมดำนั้นในหลาย ๆ ด้านเหมือน "เลนส์" ที่แปลกมาก
ฉันรู้ว่าคุณได้ตอบรับแล้ว แต่ฉันต้องการให้คำตอบทางเทคนิคเพิ่มเติมที่เข้ากับฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้อง ถ้าคุณอยากรู้จริงๆในการอ่านมากขึ้นและมีนิสัยชอบสำหรับคณิตศาสตร์ผมขอแนะนำให้คุณใช้เวลาดูที่เปรียบมิได้บรรยายเกี่ยวกับความโน้มถ่วง Lensing โดย Narayan และ Bartelmann นี่จะเป็นพื้นฐานของคำตอบของฉันและในความเป็นจริงก็เป็นพื้นฐานของบทความในหลาย ๆ เรื่องเกี่ยวกับเลนส์ความโน้มถ่วง
ก่อนอื่นฉันอยากจะบอกว่าคำอธิบายของโฟลลีนโฟตอนที่หมุนรอบหลุมดำและการผลิตวงแหวนหลายวงเป็นแนวคิดที่ถูกต้องและเกิดขึ้นจริง แต่ฉันไม่เชื่อว่าคำถามของคุณเป็นเพราะวงแหวนเหล่านั้นไม่ปรากฏในภาพ คุณโพสต์
แต่สิ่งที่คุณเห็นคือเอฟเฟกต์ในการสร้างแรงโน้มถ่วงด้วยเลนส์ซึ่งภาพของวัตถุจะบิดเบี้ยวขยายและทำซ้ำ สิ่งที่เกิดขึ้นในแง่ง่ายคือใกล้หลุมดำตัวชี้วัดเวลาอวกาศท้องถิ่นถูกแปรปรวน (ในคำอื่น ๆ ที่หลุมดำออกแรงโน้มถ่วง) เนื่องจากความเป็นเอกฐานขนาดใหญ่ในหลุมดำ การแปรปรวนของอวกาศ - เวลาทำให้เกิดเส้นทางของแสงซึ่งมิฉะนั้นจะเดินทางไปตามแนวเส้นตรงจะงอ มีความเป็นไปได้ด้วยสมมติฐานพื้นฐานบางอย่างในการคำนวณอย่างแม่นยำว่าภาพของแหล่งกำเนิดแสงพื้นหลังผิดเพี้ยนไปอย่างไร
แหวนหลักและมีกำหนดที่คุณเห็นเป็นที่รู้จักกันเป็นแหวนน์สไตน์ คุณสามารถดูวงแหวนนี้ได้ดีในภาพ (จำลอง) ด้านล่าง
ในกรณีง่าย ๆ ของหลุมดำที่ไม่หมุนตัวเดียวฟิสิกส์นั้นง่ายพอที่จะทำการคำนวณได้อย่างสมบูรณ์ (แม้ว่าจะมีข้อสันนิษฐานที่ทำให้เข้าใจได้ง่ายเช่นการประมาณเลนส์บาง ๆ ) ตามที่อธิบายไว้ในการบรรยายเชื่อมโยงข้างต้น:
แหล่งที่มาใด ๆ จะถูกถ่ายภาพสองครั้งด้วยเลนส์มวลจุด ภาพทั้งสองอยู่ที่ด้านใดด้านหนึ่งของแหล่งข้อมูลโดยมีหนึ่งภาพภายในวงแหวน Einstein และอีกภาพหนึ่งอยู่ด้านนอก เมื่อแหล่งกำเนิดเคลื่อนห่างจากเลนส์ภาพหนึ่งเข้าใกล้เลนส์และจางมากในขณะที่ภาพอื่นเข้าใกล้กับตำแหน่งที่แท้จริงของแหล่งภาพมากขึ้นเรื่อย ๆ และมีแนวโน้มที่จะเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน
ดังนั้นคุณจะเห็นว่าคุณได้รับภาพที่ซ้ำกันของวัตถุพื้นหลังใด ๆ ซึ่งสามารถเห็นได้อย่างชัดเจนในภาพด้านบน เมื่อเวลาประมาณ 7 นาฬิกาคุณจะเห็นดาวสองดวง (แดงหนึ่งดวงสีฟ้าหนึ่งดวง) ซึ่งอยู่นอกวงแหวน Einstein จากนั้นภาพที่สองที่ประมาณ 1 นาฬิกาซึ่งอยู่ภายในวงแหวน Einstein วงแหวนไอน์สไตน์นั้นเป็นกรณีพิเศษที่วัตถุบนวงแหวนนั้นอยู่ด้านหลังหลุมดำโดยตรง (จากมุมมองของผู้สังเกต) ในกรณีพิเศษนี้คุณจะไม่ได้รับสองภาพอีกต่อไป แต่จะได้แหวนแห่งแสง เมื่อวัตถุเข้าใกล้วงแหวนนี้ (กล่าวอีกนัยหนึ่งขณะที่วัตถุอยู่ใกล้กับหลุมดำ)
นั่นเป็นเหตุผลที่คุณเห็นการบิดเบือนที่คุณอธิบาย เมื่อวัตถุด้านหลังหลุมดำเข้าใกล้แนวสายตาของคุณจะปรากฏเป็นภาพสองภาพหนึ่งไกลนอกวงแหวน Einstein และภาพหนึ่ง (เล็กมาก) ใกล้กับขอบฟ้าเหตุการณ์ จากนั้นเมื่อวัตถุเข้าใกล้แนวไซต์ของคุณรูปภาพของมันจะเข้าหาวงแหวนของ Einstein จากทั้งสองด้านซึ่งจะสว่างขึ้นและบิดเบี้ยวมากขึ้น
แนวคิดที่ฟลอรินพูดถึงเกี่ยวกับวงโฟตอนนั้นเป็นความจริงและในความเป็นจริงคุณเห็นวงไอน์สไตน์หลายวง แต่วงแหวนอีกวงอยู่ใกล้กับหลุมดำมากและโดยทั่วไปคุณจะไม่สังเกตพวกมัน คุณสามารถเห็นวงแหวน Einstein อื่น ๆ เหล่านี้เป็นวงรอบ ๆ หลุมดำในภาพด้านบน