宇宙如何在黑洞附近反射

导读 在黑洞附近,空间非常扭曲,甚至光线也可能在它们周围弯曲数次。这种现象可能使我们看到同一事物的多个版本。虽然这已经为人所知了几十年,

在黑洞附近,空间非常扭曲,甚至光线也可能在它们周围弯曲数次。这种现象可能使我们看到同一事物的多个版本。虽然这已经为人所知了几十年,但直到现在我们才拥有一个精确的数学表达式,这要感谢 Niels Bohr 研究所的学生 Albert Sneppen。结果,甚至在现实黑洞中更有用,刚刚发表在《科学报告》杂志上。

空间本身甚至时间在黑洞附近都表现得很奇怪;空间扭曲。在黑洞附近,空间弯曲得如此之多,以至于光线被偏转,而非常靠近的光也可以被偏转得如此之多,以至于它绕着黑洞传播了好几次。因此,当我们观察遥远的背景星系(或其他一些天体)时,我们可能很幸运多次看到相同的星系图像,尽管越来越扭曲。

多个版本的星系

其机理如下图所示: 一个遥远的星系向四面八方照射——它的一些光靠近黑洞并被轻微偏转;一些光线甚至更近,并在逃逸到我们面前之前绕洞一周,依此类推。在黑洞附近看,我们看到越来越多的同一个星系版本,离我们正在观察的黑洞边缘越近。

你必须从一张图像中看离黑洞多近才能看到下一张图像?结果已经为人所知 40 多年,大约是 500 倍(对于数学爱好者来说,更准确地说是“两个 pi 的指数函数”,写作 e2π)。

电影《星际穿越》中的一个发光气体盘旋入黑洞“Gargantua”。由于空间围绕黑洞弯曲,因此可以环顾其远侧并看到气体盘的一部分,否则该部分将被黑洞隐藏。NBI 的丹麦硕士生 Albert Sneppen 现在增加了我们对这种机制的理解。信用:interstellar.wiki/CC BY-NC 许可证

计算它是如此复杂,以至于直到最近,我们还没有形成一种数学和物理直觉来解释为什么它恰好是这个确切的因素。但是使用一些聪明的数学技巧,来自宇宙黎明中心的硕士生 Albert Sneppen 现在已经成功地证明了原因。

“现在理解为什么这些图像以如此优雅的方式重复自己有一些非常美妙的东西。最重要的是,它提供了新的机会来测试我们对引力和黑洞的理解,”Albert Sneppen 澄清道。

用数学方法证明某些东西不仅本身令人满意;事实上,它使我们更接近于理解这一奇妙的现象。因子“500”直接来自黑洞和重力的工作方式,因此图像的重复现在成为检查和测试重力的一种方式。

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