Pád tělesa do černé díry a kolaps tělesa

Pád tělesa do černé díry budou vnímat dva různí pozorovatelé odlišně. Představme si nejprve, že jeden pozorovatel zůstane v dostatečné vzdálenosti od černé díry, zatímco druhý pozorovatel bude sestupovat směrem k černé díře a bude vybaven majákem.

Vnější statický pozorovatel vidí padajícího pozorovatele zprvu padat „volným“ pádem a signály majáku vnímá v pravidelných intervalech. Jak se ale padající přibližuje k černé díře, signály z majáku přicházejí s čím dál větším zpožděním a jejich frekvence vysílaného světla bude posunuta k červenému konci spektra. To je způsobeno tím, že fotony světla podléhají narůstajícímu gravitačnímu zrychlení a dochází k tzv. gravitačnímu rudému posuvu. Přitom platí, že větší hodnotě gravitačního rudého posuvu odpovídá delší vlnová délka.

V momentě, kdy by měl padající pozorovatel překonat hranici horizontu událostí, bude gravitační rudý posuv nekonečně velký (vlnová délka světla z majáku bude nekonečná). Vnější pozorovatel by tedy nikdy neviděl průchod padajícího skrze horizont. Pozorovatel padající do černé díry projde Schwarzschildovým poloměrem z hlediska své souřadnicové soustavy za konečnou dobu. Vnější a padající pozorovatel mají tedy odlišné vztažné soustavy.

Graf zachycující rozdíl mezi vnějším a padajícím pozorovatelem při pádu do černé díry

Obrázek zachycující dva pohledy (přední a zadní) z okna rakety padajícího pozorovatele blížícího se k černé díře
(zdroj obrázku: www.physics.hku.hk)

Obecně, při pádu částice (tělesa) do černé díry dochází k postupnému naklánění jejího světelného kužele a v momentě, kdy částice (těleso) překročí hranici horizontu událostí, míří světelný kužel již jen po horizont. Částice (těleso) již nemůže ovlivnit budoucnost mimo horizont událostí.

Světelný kužel částice se při přibližování k horizontu událostí naklání. Po průchodu směřuje světelný kužel už jen pod horizont

Z prvního odstavce vyplývá ještě jedna zajímavá věc. Představme si, že padajícího pozorovatele nahradí povrch kolabující hvězdy. Vnější pozorovatel stejně tak, jako neuvidí pád padajícího pozorovatele pod horizont, tak nikdy neuvidí ani vznik černé díry, kolaps „zamrzne“ na hranici horizontu událostí.