כבידה שאפילו אור לא בורח ממנה: כמה גדול האופק, איך הוא גדל עם המסה, ולמה הצל של חור שחור גדול מהאופק שלו.
שלב 1 מתוך 8 · כבידה שמנצחת
שלב 1 מתוך 8
כבידה שמנצחת
כשהליבה של כוכב כבד מאוד קורסת, אפילו הנייטרונים לא מחזיקים מעמד, והחומר נדחס עד שמהירות הבריחה ממנו עולה על מהירות האור. ביחידה מסלולים וטיסה לחלל ראיתם שמהירות הבריחה היא . הסצנה מראה חור שחור עם דיסקת ספיחה של גז זוהר סביבו.
שלב 2 מתוך 8
האופק
אם מציבים את מהירות האור במקום מהירות הבריחה, , מקבלים את רדיוס שוורצשילד:
הכדור ברדיוס הזה הוא אופק האירועים: מה שנכנס אליו לא יכול לצאת, אפילו לא אור.
שלב 3 מתוך 8
כבד יותר, גדול יותר
יישור האור נמצא על אור ישר: האור כבר לא מתכופף, ולכן רואים את האופק עצמו ואת הטבעות המסומנות סביבו. נבאו מה יקרה לאופק כשהמסה תוכפל.
שלב 4 מתוך 8
הדיסקה הזוהרת
גז שנופל לחור לא נופל ישר פנימה: הוא מסתובב סביבו בדיסקה, מתחכך ומתחמם. הטבעות מסמנות שלושה מרחקים: האופק ב־, ספירת הפוטונים ב־, שבה אור יכול להקיף את החור, והשפה הפנימית של הדיסקה ב־.
שלב 5 מתוך 8
אור מעוקם
יישור האור חזר לאור מעוקם. הכבידה מכופפת את האור של הדיסקה: רואים גם את הצד הרחוק שלה, שמתעקם מעל החור ומתחתיו. סובבו את זווית צפייה מ־0° ל־86°.
שלב 6 מתוך 8
ספירת הפוטונים
מחוץ לאופק האור עוד יכול לברוח, אבל לא בכל כיוון. קרוב מספיק לחור, אור שיוצא הצידה מתעקם כל כך שהוא חוזר לנקודה שממנה יצא.
שלב 7 מתוך 8
הצל
יישור האור סגור, והאור מתעקם כמו במציאות. הצל השחור במרכז גדול מהאופק עצמו.
שלב 8 מתוך 8
כמה דחוס
חור שחור נשמע כמו הדבר הדחוס ביותר ביקום. אבל זה תלוי כמה הוא כבד.
הגרסה האינטראקטיבית נטענת…
הגרסה האינטראקטיבית נטענת…
כל שלב מכין לכם את הסצנה, ובקר שמסומן „קבוע” נשאר במקומו בשלב הזה.
תרגול · בחרו
דמיינו שהשמש הייתה הופכת פתאום לחור שחור בדיוק באותה מסה. מה היה קורה למסלול של כדור הארץ?
תרגול · בחרו
דמיינו שהשמש הייתה הופכת פתאום לחור שחור בדיוק באותה מסה. מה היה קורה למסלול של כדור הארץ?
תרגול · חשבו
מסה נעולה על מסות שמש. מה רדיוס שוורצשילד, , בקילומטרים? , , .
תרגול · חשבו
מסה נעולה על מסות שמש. מה רדיוס שוורצשילד, , בקילומטרים? , , .
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
מה יקרה לרדיוס של האופק כשמסה תוכפל מ־ ל־ מסות שמש?
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
מה יקרה לרדיוס של האופק כשמסה תוכפל מ־ ל־ מסות שמש?
תרגול · חשבו
יישור האור על אור ישר, והטבעות המסומנות נראות. הדיסקה מסתיימת במסלול המעגלי היציב הפנימי ביותר, ב־. ל־ מסות שמש, km. כמה קילומטרים ממרכז החור נמצאת השפה הפנימית של הדיסקה?
תרגול · חשבו
יישור האור על אור ישר, והטבעות המסומנות נראות. הדיסקה מסתיימת במסלול המעגלי היציב הפנימי ביותר, ב־. ל־ מסות שמש, km. כמה קילומטרים ממרכז החור נמצאת השפה הפנימית של הדיסקה?
תרגול · בחרו
כשהאור מתכופף כמו במציאות, הצל השחור באמצע נראה גדול פי מהאופק עצמו. למה?
תרגול · בחרו
כשהאור מתכופף כמו במציאות, הצל השחור באמצע נראה גדול פי מהאופק עצמו. למה?
תרגול · חשבו
מסה נעולה על 20 מסות שמש, ורדיוס שוורצשילד שלו כ־59 km. במרחק של מהמרכז הכבידה חזקה כל כך שאור יכול להקיף את החור במעגל: ספירת הפוטונים. מה הרדיוס שלה, בקילומטרים?
תרגול · חשבו
מסה נעולה על 20 מסות שמש, ורדיוס שוורצשילד שלו כ־59 km. במרחק של מהמרכז הכבידה חזקה כל כך שאור יכול להקיף את החור במעגל: ספירת הפוטונים. מה הרדיוס שלה, בקילומטרים?
תרגול · חשבו
מסה נעולה על 10 מסות שמש, קילומטרים. בגלל עיקום האור, רדיוס הצל השחור שרואים הוא . מה הוא, בקילומטרים?
תרגול · חשבו
מסה נעולה על 10 מסות שמש, קילומטרים. בגלל עיקום האור, רדיוס הצל השחור שרואים הוא . מה הוא, בקילומטרים?
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
מחלקים את המסה של החור בנפח של כדור ברדיוס , ומקבלים את הצפיפות הממוצעת בתוך האופק. ל־10 מסות שמש היא כ־1.8 × 10¹⁷ kg/m³, כמו בגרעין של אטום. נבאו: מה יקרה לה כשמסה תוכפל ל־20 מסות שמש?
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
מחלקים את המסה של החור בנפח של כדור ברדיוס , ומקבלים את הצפיפות הממוצעת בתוך האופק. ל־10 מסות שמש היא כ־1.8 × 10¹⁷ kg/m³, כמו בגרעין של אטום. נבאו: מה יקרה לה כשמסה תוכפל ל־20 מסות שמש?
השיעור הושלם. עניתם על כל שאלות התרגול בו.
