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| - إن كرة الفوتون أو دائرة الفوتون هي منطقة أو منطقة من الفضاء تكون فيها الجاذبية قوية لدرجة أن الفوتونات تضطر للسفر في مدارات. (يطلق عليه أحيانًا آخر مدار للفوتون) نصف قطر كرة الفوتون، وهو أيضًا الحد الأدنى لأي مدار مستقر، بالنسبة لثقب شوارزشيلد الأسود: حيث G هو ثابت الجاذبية، M هو كتلة الثقب الأسود، و c هي سرعة الضوء في الفراغ و rs هو نصف قطر شوارزشيلد (نصف قطر أفق الحدث) - انظر أدناه للحصول على اشتقاق هذه النتيجة. تستلزم هذه المعادلة أن كرات الفوتون لا يمكن أن توجد إلا في الفضاء المحيط بجسم مضغوط للغاية ( ثقب أسود أو ربما نجم نيوتروني ). (ar)
- Una esfera de fotones es un área o región del espacio donde la gravedad es tan fuerte que los fotones se ven obligados a viajar en órbitas. El radio de la esfera de fotones, que también es el límite inferior de cualquier órbita estable, es, para un agujero negro de Schwarzschild: (es)
- Une sphère de photons ou sphère photonique est, en astrophysique, une surface définie comme l'ensemble des points d'où un photon, particule élémentaire associée aux ondes électromagnétiques, peut être émis et suivre une orbite fermée et périodique. C'est un cas extrême de déviation gravitationnelle, prédit par la relativité générale, qui n'existe qu'au voisinage d'objets célestes de masse ultra-compacte, tels que les trous noirs ainsi, peut-être, que certaines étoiles à neutrons. (fr)
- A photon sphere or photon circle is an area or region of space where gravity is so strong that photons are forced to travel in orbits, which is also sometimes called the last photon orbit. The radius of the photon sphere, which is also the lower bound for any stable orbit, is, for a Schwarzschild black hole, where G is the gravitational constant, M is the black-hole mass, and c is the speed of light in vacuum and rs is the Schwarzschild radius (the radius of the event horizon); see below for a derivation of this result.(Further information: Photon surface)
(en)
- Una sfera di fotoni (o sfera fotonica), è una regione sferica dello spazio dove la gravità è abbastanza forte da costringere i fotoni a muoversi dentro a orbite. La formula per trovare il raggio per un'orbita di fotoni circolare è: r=3GM/c2. A causa di questa equazione le sfere di fotoni possono solo esistere nello spazio circostante un oggetto estremamente compatto, come lo è un buco nero. (it)
- Orbita fotonowa – szczególna orbita fotonu wokół czarnej dziury, która charakteryzuje się tym, że odległość fotonu od centrum pola grawitacyjnego nie ulega zmianie w trakcie ruchu. Fotony krążą po takiej orbicie nie oddalając się ani nie zbliżając do czarnej dziury. W przypadku nierotującej czarnej dziury (rozwiązanie Schwarzschilda), orbita fotonowa znajduje się w odległości 1,5 promienia Schwarzschilda od centrum grawitacji, czyli wyraźnie ponad horyzontem czarnej dziury. Jest to orbita kołowa o najmniejszym możliwym promieniu – cząstki materialne mają orbity kołowe o promieniu zawsze większym od orbity fotonowej. Orbita fotonowa jest niestabilna, najmniejsze zaburzenie w ruchu fotonu spowoduje jego ucieczkę do nieskończoności lub spadnięcie pod horyzont czarnej dziury. Jeżeli czarna dzi (pl)
- Uma esfera de fótons é uma região esférica do espaço onde a gravidade é forte o bastante para fazer com que os fótons viajem em órbitas. O raio da esfera de fótons, o qual é também o limite mais baixo para qualquer órbita estável, é: em outras palavras, equivale a uma vez e meia o raio de Schwarzschild. Esta equação implica que as esferas de fótons só podem existir no espaço que circunda um objeto extremamente compacto, como um buraco negro ou uma estrela de nêutrons. (pt)
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| - إن كرة الفوتون أو دائرة الفوتون هي منطقة أو منطقة من الفضاء تكون فيها الجاذبية قوية لدرجة أن الفوتونات تضطر للسفر في مدارات. (يطلق عليه أحيانًا آخر مدار للفوتون) نصف قطر كرة الفوتون، وهو أيضًا الحد الأدنى لأي مدار مستقر، بالنسبة لثقب شوارزشيلد الأسود: حيث G هو ثابت الجاذبية، M هو كتلة الثقب الأسود، و c هي سرعة الضوء في الفراغ و rs هو نصف قطر شوارزشيلد (نصف قطر أفق الحدث) - انظر أدناه للحصول على اشتقاق هذه النتيجة. تستلزم هذه المعادلة أن كرات الفوتون لا يمكن أن توجد إلا في الفضاء المحيط بجسم مضغوط للغاية ( ثقب أسود أو ربما نجم نيوتروني ). تقع كرة الفوتون على مسافة أبعد من مركز الثقب الأسود من أفق الحدث. داخل كرة الفوتون من الممكن تخيل فوتون منبعث من مؤخرة رأس المرء، يدور حول الثقب الأسود، عندها فقط يتم اعتراضه من قبل عيون الشخص، مما يسمح للشخص برؤية مؤخرة الرأس. بالنسبة للثقوب السوداء غير الدوارة، فإن كرة الفوتون عبارة عن كرة نصف قطرها 3/2 r s. لا توجد مدارات ثابتة للسقوط الحر موجودة داخل أو عبر كرة الفوتون. أي مدار سقوط حر يعبره من الحلزونات الخارجية إلى الثقب الأسود. أي مدار يعبره من الداخل يهرب إلى ما لا نهاية أو يسقط مرة أخرى ويدور في الثقب الأسود. لا يوجد مدار غير متسارع بمحور شبه رئيسي أقل من هذه المسافة، ولكن داخل كرة الفوتون، سيسمح التسارع المستمر للمركبة الفضائية أو المسبار بالتحليق فوق أفق الحدث. خاصية أخرى لمجال الفوتون هي قوة الطرد المركزي (ملاحظة: ليس الجاذبية ). خارج كرة الفوتون، كلما زادت سرعة دورانه كلما زادت القوة الخارجية التي يشعر بها المرء. تنخفض قوة الطرد المركزي إلى الصفر عند كرة الفوتون، بما في ذلك المدارات غير المتساقطة بأي سرعة، أي أنك تزن نفس الشيء بغض النظر عن السرعة التي تدور فيها، وتصبح سالبة بداخلها. داخل كرة الفوتون، كلما زادت سرعة دورانك في المدار، زاد وزنك المحسوس أو القوة الداخلية. هذا له تداعيات خطيرة على ديناميكيات السوائل لتدفق السوائل إلى الداخل. يحتوي الثقب الأسود الدوّار على كرة فوتونية عندما يدور الثقب الأسود، فإنه يسحب الفضاء معه. تتحرك كرة الفوتون الأقرب إلى الثقب الأسود في نفس اتجاه الدوران، في حين أن كرة الفوتون البعيدة تتحرك عكسها. كلما زادت السرعة الزاوية لدوران الثقب الأسود، زادت المسافة بين كرة الفوتونين. نظرًا لأن الثقب الأسود يحتوي على محور دوران، فإن هذا يكون صحيحًا فقط إذا اقترب من الثقب الأسود في اتجاه خط الاستواء. إذا اقتربنا من زاوية مختلفة، مثل زاوية من أقطاب الثقب الأسود إلى خط الاستواء، فهناك كرة فوتونية واحدة فقط. هذا لأن الاقتراب من هذه الزاوية لا وجود لإمكانية السفر مع الدوران أو عكسه. (ar)
- Una esfera de fotones es un área o región del espacio donde la gravedad es tan fuerte que los fotones se ven obligados a viajar en órbitas. El radio de la esfera de fotones, que también es el límite inferior de cualquier órbita estable, es, para un agujero negro de Schwarzschild: donde G es la constante gravitacional, M es la masa del agujero negro y c es la velocidad de la luz en el vacío y rs es el radio de Schwarzschild (el radio del horizonte de sucesos). Esta ecuación implica que las esferas de fotones solo pueden existir en el espacio que rodea a un objeto extremadamente compacto (un agujero negro o posiblemente una estrella de neutrones «ultracompacta»). La esfera de fotones está ubicada más lejos del centro de un agujero negro que el horizonte de sucesos. Dentro de una esfera de fotones, es posible imaginar un fotón que se emite desde la parte posterior de la cabeza, orbitando el agujero negro, solo entonces para ser interceptado por los ojos de la persona, lo que le permite a uno ver la parte posterior de la cabeza. Para los agujeros negros que no giran, la esfera de fotones es una esfera de radio 3/2 rs. No hay órbitas estables de caída libre que existan dentro o crucen la esfera de fotones. Cualquier órbita de caída libre que la cruza desde el exterior entra en espiral hacia el agujero negro. Cualquier órbita que la cruce desde el interior escapa al infinito o vuelve a caer y entra en espiral en el agujero negro. No es posible una órbita no acelerada con un semieje mayor menor que esta distancia, pero dentro de la esfera de fotones, una aceleración constante permitirá que una nave espacial o una sonda flote sobre el horizonte de eventos. Otra propiedad de la esfera de fotones es la inversión de la fuerza centrífuga (no centrípeta). Fuera de la esfera de fotones, cuanto más rápido orbita uno, mayor es la fuerza exterior que uno siente. La fuerza centrífuga cae a cero en la esfera de fotones, incluidas las órbitas sin caída libre a cualquier velocidad, es decir, uno pesa lo mismo sin importar qué tan rápido orbite, y se vuelve negativo dentro de ella. Dentro de la esfera de fotones, cuanto más rápido orbitas, mayor es el peso sentido o la fuerza hacia adentro. Esto tiene serias ramificaciones para la dinámica de fluidos del flujo de fluidos hacia adentro. Un agujero negro en rotación tiene dos esferas de fotones. Cuando un agujero negro gira, espacio con él. La esfera de fotones que está más cerca del agujero negro se mueve en la misma dirección que la rotación, mientras que la esfera de fotones más alejada se mueve contra ella. Cuanto mayor sea la velocidad angular de rotación de un agujero negro, mayor será la distancia entre las dos esferas de fotones. Dado que el agujero negro tiene un eje de rotación, esto solo es cierto si se acerca al agujero negro en la dirección del ecuador. Si se acerca en un ángulo diferente, como uno de los polos del agujero negro al ecuador, solo hay una esfera de fotones. Esto se debe a que al acercarse en este ángulo no existe la posibilidad de viajar a favor o en contra de la rotación. (es)
- Une sphère de photons ou sphère photonique est, en astrophysique, une surface définie comme l'ensemble des points d'où un photon, particule élémentaire associée aux ondes électromagnétiques, peut être émis et suivre une orbite fermée et périodique. C'est un cas extrême de déviation gravitationnelle, prédit par la relativité générale, qui n'existe qu'au voisinage d'objets célestes de masse ultra-compacte, tels que les trous noirs ainsi, peut-être, que certaines étoiles à neutrons. La sphère photonique d'un trou noir de Schwarzschild entoure son horizon à une distance 1/2R de celui-ci, si R est le rayon de l'horizon. (fr)
- A photon sphere or photon circle is an area or region of space where gravity is so strong that photons are forced to travel in orbits, which is also sometimes called the last photon orbit. The radius of the photon sphere, which is also the lower bound for any stable orbit, is, for a Schwarzschild black hole, where G is the gravitational constant, M is the black-hole mass, and c is the speed of light in vacuum and rs is the Schwarzschild radius (the radius of the event horizon); see below for a derivation of this result. This equation entails that photon spheres can only exist in the space surrounding an extremely compact object (a black hole or possibly an "ultracompact" neutron star). The photon sphere is located farther from the center of a black hole than the event horizon. Within a photon sphere, it is possible to imagine a photon that's emitted from the back of one's head, orbiting the black hole, only then to be intercepted by the person's eyes, allowing one to see the back of the head.For non-rotating black holes, the photon sphere is a sphere of radius 3/2 rs. There are no stable free-fall orbits that exist within or cross the photon sphere. Any free-fall orbit that crosses it from the outside spirals into the black hole. Any orbit that crosses it from the inside escapes to infinity or falls back in and spirals into the black hole. No unaccelerated orbit with a semi-major axis less than this distance is possible, but within the photon sphere, a constant acceleration will allow a spacecraft or probe to hover above the event horizon. Another property of the photon sphere is centrifugal force (note: not centripetal) reversal. Outside the photon sphere, the faster one orbits, the greater the outward force one feels. Centrifugal force falls to zero at the photon sphere, including non-freefall orbits at any speed, i.e. an object weighs the same no matter how fast it orbits, and becomes negative inside it. Inside the photon sphere, faster orbiting leads to greater weight or inward force. This has serious ramifications for the fluid dynamics of inward fluid flow. A rotating black hole has two photon spheres. As a black hole rotates, it drags space with it. The photon sphere that is closer to the black hole is moving in the same direction as the rotation, whereas the photon sphere further away is moving against it. The greater the angular velocity of the rotation of a black hole, the greater the distance between the two photon spheres. Since the black hole has an axis of rotation, this only holds true if approaching the black hole in the direction of the equator. If approaching at a different angle, such as one from the poles of the black hole to the equator, there is only one photon sphere. This is because when approaching at this angle, the possibility of traveling with or against the rotation does not exist.(Further information: Photon surface)
(en)
- Una sfera di fotoni (o sfera fotonica), è una regione sferica dello spazio dove la gravità è abbastanza forte da costringere i fotoni a muoversi dentro a orbite. La formula per trovare il raggio per un'orbita di fotoni circolare è: r=3GM/c2. A causa di questa equazione le sfere di fotoni possono solo esistere nello spazio circostante un oggetto estremamente compatto, come lo è un buco nero. Siccome i fotoni viaggiano vicino all'orizzonte degli eventi di un buco nero, essi possono sfuggire alla sua attrazione gravitazionale viaggiando in una direzione quasi verticale conosciuta come cono d'uscita. Un fotone al confine di questo cono non sfuggirà completamente alla forza di gravità del buco nero, anzi vi orbiterà attorno, anche se con orbite instabili. La sfera di fotoni è localizzata più distante dal centro di un buco nero dell'orizzonte degli eventi e della ergosfera.Per buchi neri non-rotanti, la sfera di fotoni è una sfera di raggio 3/2 Rs, dove Rs denota il raggio di Schwarzschild (il raggio dell'orizzonte degli eventi) - vedi sotto per una derivazione di questo risultato. Nessuna orbita non accelerata con un semiasse maggiore inferiore a questa distanza è possibile, ma dentro la sfera di fotoni, un'accelerazione costante permetterà a un veicolo o sonda spaziale di librarsi sopra l'orizzonte degli eventi. Un buco nero rotante ha due sfere di fotoni e quando ruota si trascina dietro lo spazio circostante. La sfera di fotoni che è più vicina al buco nero si muove nella stessa direzione della rotazione, mentre la sfera di fotoni più lontana si muove in senso contrario. Maggiore è la velocità angolare di rotazione di un buco nero, più grande sarà la distanza fra le due sfere di fotoni. Ma poiché il buco nero ha un asse di rotazione, questa affermazione è vera solo se ci si avvicina al buco nero nella direzione dell'equatore. Se ci si avvicina da un angolo differente, come da uno dei poli verso l'equatore, ci appare una sola sfera di fotoni. Questo accade perché avvicinandosi con questo angolo, la possibilità di viaggiare con o contro la rotazione non esiste. (it)
- Orbita fotonowa – szczególna orbita fotonu wokół czarnej dziury, która charakteryzuje się tym, że odległość fotonu od centrum pola grawitacyjnego nie ulega zmianie w trakcie ruchu. Fotony krążą po takiej orbicie nie oddalając się ani nie zbliżając do czarnej dziury. W przypadku nierotującej czarnej dziury (rozwiązanie Schwarzschilda), orbita fotonowa znajduje się w odległości 1,5 promienia Schwarzschilda od centrum grawitacji, czyli wyraźnie ponad horyzontem czarnej dziury. Jest to orbita kołowa o najmniejszym możliwym promieniu – cząstki materialne mają orbity kołowe o promieniu zawsze większym od orbity fotonowej. Orbita fotonowa jest niestabilna, najmniejsze zaburzenie w ruchu fotonu spowoduje jego ucieczkę do nieskończoności lub spadnięcie pod horyzont czarnej dziury. Jeżeli czarna dziura rotuje (rozwiązanie Kerra), to ruch fotonu w płaszczyźnie równikowej zależy od tego, czy foton krąży po orbicie zgodnej czy przeciwnej do kierunku rotacji czarnej dziury. Istnieją wówczas dwie orbity fotonowe. Istnienie całej sfery orbit fotonowych nie tylko w płaszczyźnie równikowej, badał Teo (2003). Orbita fotonowa określa też w przybliżeniu rozmiar cienia, jaki utworzy czarna dziura na tle nieba, jeżeli będziemy obserwować promieniowanie dochodzące do nas, a pochodzące od materii położonej w większej odległości niż czarna dziura (za czarną dziurą). Przeprowadzenie takich obserwacji jest rozważane w ramach proponowanej misji MAXIM, w odniesieniu do najbliższych masywnych czarnych dziur (Sgr A*, Messier 87). (pl)
- Uma esfera de fótons é uma região esférica do espaço onde a gravidade é forte o bastante para fazer com que os fótons viajem em órbitas. O raio da esfera de fótons, o qual é também o limite mais baixo para qualquer órbita estável, é: em outras palavras, equivale a uma vez e meia o raio de Schwarzschild. Esta equação implica que as esferas de fótons só podem existir no espaço que circunda um objeto extremamente compacto, como um buraco negro ou uma estrela de nêutrons. Na medida em que os fótons viajam próximo ao horizonte de eventos de um buraco negro, eles podem escapar do empuxo gravitacional do buraco negro viajando em uma direção quase vertical conhecida como cone de saída. Um fóton na borda deste cone não escapará por completo da gravidade do buraco negro, passando então a orbitar o buraco negro. Estas órbitas não são estáveis. A esfera de fótons se encontra mais distante do buraco negro que horizonte de eventos ou a ergosfera. No interior de uma esfera de fótons é possível imaginar um fóton que sai de trás de sua cabeça e passa a orbitar um buraco negro para só então poder ser visto por seus olhos.Para buracos negros não-rotatórios, a esfera de fótons possui um raio de 3/2 Rs, onde Rs denota o raio de Schwarzschild (o raio do horizonte de eventos) - abaixo há uma derivação do resultado. Nenhuma órbita menos acelerada com um semieixo maior menor que esta distância é possível, mas no interior da esfera de fótons, uma aceleração constante permitiria a alguma sonda ou espaçonave pairar sobre o horizonte de eventos. Um buraco negro rotatório possui duas esferas de fótons. Na medida em que o buraco negro gira, ele suga o espaço ao seu redor. A esfera de fótons que estiver mais próxima do buraco negro se move na mesma direção que a rotação, enquanto a esfera de fótons mais externa se move no sentido oposto. Quanto maior a velocidade angular da rotação de um buraco negro, maior será a distância entre as duas esferas. Como o buraco negro possui um eixo de rotação, essa afirmação só pode ser verdadeira se a esfera de fótons se aproximar do buraco negro na direção do equador. Se ela se aproximar em um ângulo diferente, como a superfície entre os polos e o equador, haverá apenas uma esfera de fótons. Isso porque a aproximação nesses ângulos não permite que a esfera de fótons gire no sentido favorável ou contrário à rotação. (pt)
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