สีของหลุมดำ

หลุมดำเป็นวัตถุที่หนาแน่นที่สุดในจักรวาล เนื่องจากความหนาแน่นของพวกมัน พวกมันจึงก่อตัวเป็นสนามโน้มถ่วงที่ทรงพลังอย่างยิ่ง หลุมดำดูดซับสสารและพลังงานรอบข้างทั้งหมดภายในระยะหนึ่ง ด้วยเหตุผลนี้ วัตถุท้องฟ้าเหล่านี้จึงไม่เปล่งแสง ดังนั้นจึงไม่มีสี อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์สามารถตรวจจับได้โดยการตรวจสอบคุณสมบัติของวัสดุและพลังงานที่อยู่รอบๆ

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าอธิบายช่วงความยาวคลื่นและความถี่ของรังสีประเภทต่างๆ รังสีเอกซ์ คลื่นวิทยุ และแสงที่มองเห็นได้เป็นหนึ่งในรังสีหลายประเภทที่พบในสเปกตรัมนี้ คุณสัมผัสกับปรากฏการณ์ของสีเมื่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของความยาวคลื่นบางช่วงมาถึงดวงตาของคุณ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเดินทางเร็วกว่าสิ่งใดในจักรวาล มันเดินทางเกือบ 300 ล้านเมตรต่อวินาที (มากกว่า 186,000 ไมล์ต่อวินาที) อย่างไรก็ตาม แรงโน้มถ่วงส่งผลกระทบต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า แม้แต่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าก็ไม่สามารถหนีแรงโน้มถ่วงของหลุมดำได้ ดังนั้น คุณไม่สามารถมองเห็นอะไรได้จริงเมื่อคุณดูที่หลุมดำ ไม่มีแสงที่มองเห็นได้หรืออย่างอื่นถูกปล่อยออกมาจากหลุมดำเอง

ขอบฟ้าเหตุการณ์อธิบายจุดที่แรงโน้มถ่วงกระทำโดยหลุมดำนั้นแรงพอที่จะไม่มีสิ่งใดหนีรอดได้ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำโดยวัตถุลดลงห่างจากวัตถุมากขึ้น สสารจึงสามารถหนีจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำในพื้นที่นอกขอบฟ้าเหตุการณ์ได้ แม้ว่าจะไม่สามารถมองเห็นวัตถุภายในขอบฟ้าเหตุการณ์ได้ แต่ผู้สังเกตการณ์จะสามารถมองเห็นวัตถุที่อยู่นอกขอบฟ้าเหตุการณ์ได้

เมื่อวัตถุทางดาราศาสตร์เคลื่อนตัวออกห่างจากผู้สังเกต วัตถุเหล่านั้นจะปรากฏเป็นสีแดง redshift นี้เกิดขึ้นเนื่องจากความเร็วที่พวกเขาเคลื่อนออกจากผู้สังเกตทำให้ความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ซึ่งปล่อยออกมาจากวัตถุนั้นยืดออกไป แสงนี้จะเคลื่อนไปทางปลายสีแดงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีลักษณะความยาวคลื่นที่ยาวกว่า เมื่อวัตถุเคลื่อนไปยังขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ พวกมันจะพบกับการเปลี่ยนแปลงสีแดงที่ไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้นผู้สังเกตการณ์จึงปรากฏเป็นสีแดงจนมืดเกินกว่าจะมองเห็น

เมื่อสสารเข้าใกล้หลุมดำ สสารจะเคลื่อนที่ในรูปทรงที่เรียกว่าจานสะสมมวล โดยทั่วไป ดิสก์เหล่านี้เกิดจากการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเมนตัมของสสารกับแรงโน้มถ่วงของหลุมดำ เมื่อแรงโน้มถ่วงของสสารเคลื่อนที่เพิ่มขึ้น สสารจะร้อนขึ้นเนื่องจากการเสียดสีระหว่างอนุภาคอะตอมที่เป็นส่วนประกอบ ในที่สุด พลังงานนี้จะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่เป็นรังสีเอกซ์ การปล่อยรังสีเอกซ์เหล่านี้ใกล้กับหลุมดำมักจะฉายออกมาเป็นขั้วใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ที่ตั้งฉากกับดิสก์เพิ่มกำลัง ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์จึงสามารถเห็นการปล่อยมลพิษที่เกี่ยวข้องกับหลุมดำได้