Каким будет вид изнутри черной дыры, если смотреть на горизонт событий?

Ответ на этот вопрос содержится в книге «Исследование черных дыр: введение в общую теорию относительности» Тейлора и Уилера (2000 г.) в рамках классической общей теории относительности.

Если речь идет о сверхмассивной черной дыре, такой, что свободнопадающий наблюдатель может пережить приливные силы по мере их приближения к горизонту событий и сингулярности, то представляется следующий сценарий. Звезда, которая находится точно радиально наружу вдоль траектории падающего наблюдателя, останется в этом видимом положении. Свет от такой звезды гравитационно смещается в голубую, но также и в красную сторону из-за быстрого внутреннего движения наблюдателя. Последний выигрывает.

Для звезд под углом к ​​радиальной траектории возникает сильная аберрация их положения. По мере того, как наблюдатель движется (неизбежно) к сингулярности, угол, под которым он воспринимает эти звезды по отношению к их радиальной траектории, увеличивается до 90 градусов. Перед ними черный круг с ярким кольцом искривленного (смещенного под действием гравитации) звездного света вокруг него. Этот черный круг растет, заполняя половину неба. Позади них воспринимаемые звезды «расходятся веером» под углом 90 градусов, так что в конечном итоге они видны как «кольцо вокруг неба». Окончательный вид будет заключаться в том, что небо черное с блестящим кольцом высокоэнергетического излучения (вызванного гравитационным синим смещением), разделяющим его на две половины.

Вы никогда не увидите сингулярность, потому что весь свет направлен к ней. Вы никогда (сознательно) не достигнете сингулярности, потому что вас разорвет приливная сила примерно за 0,1 секунды до того, как вы туда доберетесь, независимо от массы черной дыры.

Некоторые интересные попытки визуализации этого сценария можно увидеть на веб-страницах Эндрю Гамильтона , хотя они не предназначены для радиально падающего наблюдателя.

На самом деле есть несколько отличных симуляций, которые показывают то, что вы увидите:

http://jila.colorado.edu/~ajsh/insidebh/intro.html

(Пришлось опубликовать как «ответ», потому что у меня недостаточно репутации, чтобы комментировать)

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны проследить лучи света, падающие на наблюдателя. Для вращающихся черных дыр предпочтительными координатами являются координаты дождевых капель Дорана , которые позволяют рассчитать вид как снаружи, так и изнутри. На первом изображении показана внешняя перспектива наблюдателя на широте θ=45° свободного падения с отрицательной скоростью убегания (относительно местного ЗАМО) v=-c√(1-1/g ^tt ) во вращающийся керр-ньюменовский черная дыра с экваториальным аккреционным диском, внутренний радиус которого соответствует ISCO при r = 1,6367, а внешний радиус при r = 7 (полная панорама 360 ° × 180 ° в равнопрямоугольной проекции ):

На втором изображении показан вид, когда наблюдатель пересекает внешний горизонт:

На третьем изображении мы видим перспективу изнутри черной дыры:

Для разных ракурсов смотрите здесь . Цветовой код сдвига частоты:

Когда вы падаете в невращающуюся черную дыру, тень, конечно, остается сферической, для моделирования свободного падения в черную дыру Шварцшильда с помощью трассировки лучей см. первую анимацию по этой ссылке ; когда вы падаете с отрицательной скоростью убегания, прямо перед тем, как вы столкнетесь с сингулярностью, ровно половина вашего поля зрения (180°×180°) будет черной.

Для неподвижного наблюдателя это происходит уже тогда, когда он парит над фотонной сферой, с той разницей, что свет, который он получает сзади, будет смещен в голубую сторону, а для свободно падающего — в красную сторону.

Когда вы пересекаете горизонт с отрицательной скоростью убегания, свет, падающий на вас сзади, смещается на половину своей исходной частоты, что означает, что видимый свет сместится в инфракрасный, а ультрафиолетовый - в видимый спектр, а свет, падающий на вас перпендикулярно направление движения не будет смещено, потому что гравитационное и кинематическое замедление времени уравновешиваются.

С любого направления вдали от сингулярности, куда вы смотрите, вы увидите световой круг, содержащий свет, который приблизился к горизонту событий со всех сторон, так что падающий свет мог хотя бы один раз облететь черную дыру.

Свет, который вы увидите внутри черной дыры, будет светом до того, как вы достигнете горизонта событий. Кто-то, падающий в черную дыру, видит конец вселенной?

вид спереди (полностью черный) вид сбоку (получерный) вид сзади (маленький круг)

https://www.youtube.com/watch?v=3pAnRKD4raY в 5:17