Articles

Den Største Myten om Svarte Hull

denne artikkelen er mer enn 2 år gammel.
Svarte hull Er områder av rom hvor det er så mye masse i et så lite volum at det eksisterer en hendelseshorisont: en region hvorfra ingenting, ikke engang lys, kan unnslippe. Likevel betyr dette ikke nødvendigvis at svarte hull suger saken inn; de graver bare.

mye masse i et så lite volum at det finnes en hendelseshorisont: en region hvorfra ingenting, ikke engang lys, kan unnslippe. Likevel betyr dette ikke nødvendigvis at svarte hull suger saken inn; de graver bare. J. Wise / Georgia Institute of Technology og J. Regan/Dublin City University Svarte hull Er noen Av De merkeligste, mest vidunderlige objektene i Hele Universet. Med store mengder masse konsentrert til et ekstremt lite volum, kollapser de uunngåelig ned til singulariteter, omgitt av hendelseshorisonter som ingenting kan unnslippe. Dette er De tetteste objektene i Hele Universet. Når noe kommer for nær en, vil kreftene fra det svarte hullet rive det fra hverandre; når noen materie, antimaterie eller stråling krysser hendelseshorisonten, faller den bare ned til den sentrale singulariteten, vokser det svarte hullet og legger til massen.

disse egenskapene om svarte hull er alle sanne. Men det er en tilknyttet ide som er absolutt fiksjon: svarte hull suger omgivende materie inn i dem. Dette kan ikke være lenger fra sannheten, og fullstendig misrepresenterer hvordan tyngdekraften fungerer. Den største myten om sorte hull er at de suger. Her er den vitenskapelige sannheten.

et svart hull er kjent for å absorbere materie og ha en hendelseshorisont hvorfra ingenting kan unnslippe, og for å kannibalisere sine naboer. Men det er ikke noe 'suger' skjer for å forårsake det, bare avbrudd av saken og en og annen infall av materiale.

å ha en hendelseshorisont hvorfra ingenting kan unnslippe, og for å kannibalisere sine naboer. Men det er ikke noe ‘suger’ skjer for å forårsake det, bare avbrudd av saken og en og annen infall av materiale. Røntgen: NASA/CXC / UNH / D. Lin et al, Optisk: CFHT, Illustrasjon: NASA/CXC / M. Weiss

Både i prinsippet og i praksis er det mange forskjellige måter å danne et svart hull på. Du kan ha en stor, massiv stjerne go supernova, hvor den sentrale kjernen implodes og danner et svart hull. Du kan se to nøytronstjerner fusjonere, hvor hvis de krysser en bestemt masseterskel, vil de resultere i et nyformet svart hull. Eller du kan ha en stor samling av materie — enten en supermassiv stjerne eller en massiv sky av kontraherende gass — kollaps ned direkte til et svart hull.

med nok masse i et konsentrert nok volum plass, vil en hendelseshorisont dannes rundt den. Fra utenfor hendelseshorisonten kan du fortsatt unnslippe hvis du beveger deg bort fra det svarte hullet ved lysets hastighet. Likevel, hvis du var lokalisert innenfor hendelseshorisonten, så selv om du beveger deg ved c, den ultimate kosmiske fartsgrensen, vil enhver sti du kan ta fortsatt lede deg mot den sentrale singulariteten. Det er ingen flukt fra hendelseshorisonten til et svart hull.

når du krysser terskelen for å danne et svart hull, knuser alt inne i hendelseshorisonten ned til en singularitet som er mest endimensjonal. Ingen tredimensjonale strukturer kan overleve intakt.

alt inne i hendelseshorisonten crunches ned til en singularitet som er mest endimensjonal. Ingen tredimensjonale strukturer kan overleve intakt. Spør Van / UIUC Physics Department

for objekter utenfor det svarte hullet, men det er fortsatt mange problemer. Fordi svarte hull er så massive gjenstander, når du kommer nær en, begynner du å oppleve betydelige tidevannskrefter. Du kan være mest kjent med tidevannskrefter Fra Månen og hvordan Den samhandler med Jorden.Visst, i gjennomsnitt kan Du behandle Månen som en punktmasse og Jorden som en punktmasse, adskilt av den relativt store avstanden på 380.000 kilometer eller så. Men I virkeligheten Er Jorden ikke et punkt, Men et objekt som opptar et ekte, gitt volum. Noen Av Dem er nærmere Månen enn Andre. De nærmere delene vil oppleve en større gravitasjonsattraksjon enn gjennomsnittet; de fjernere delene vil oppleve en mindre tiltrekning enn gjennomsnittet.

fra hvor som helst på overflaten av et fysisk objekt, vil det være en kraft som trekker den i retning av en ekstern gravitasjonsmasse. Ulike punkter langs det objektet vil oppleve litt forskjellige krefter, noe som resulterer i en netto tidevannskraft: forskjellene mellom kraften på de enkelte punktene versus gjennomsnittlig nettokraft på hele objektet.

det vil være en kraft som trekker den i retning av en ekstern gravitasjonsmasse. Ulike punkter langs det objektet vil oppleve litt forskjellige krefter, noe som resulterer i en netto tidevannskraft: forskjellene mellom kraften på de enkelte punktene versus gjennomsnittlig nettokraft på hele objektet. Institutt For Oseanografi, Naval Postgraduate School

Men det er mer enn bare det faktum at deler Av Jorden er nærmere og deler er lenger unna Månen. Som alle fysiske objekter Er Jorden tredimensjonal, noe som betyr At jordens» topp «og» bunn » områder (Fra Månens synspunkt) vil bli trukket innover, mot Sentrum Av Jorden, i forhold til delene som ligger i midten.Hvis vi trekker ut den gjennomsnittlige kraften som oppleves av Hvert punkt på Jorden, kan vi se hvordan alle de forskjellige punktene på overflaten opplever De ytre kreftene fra Månen annerledes. Disse kraftlinjene kartlegger de relative kreftene et objekt opplever, og forklarer hvorfor objekter som opplever tidevann blir strukket langs kraftens retning og komprimert vinkelrett på kraftens retning.

kraften i midten av objektet vil likestille den gjennomsnittlige nettokraften, mens forskjellige punkter vekk fra senteret vil oppleve differensielle nettokrefter. Dette resulterer i en' spaghettifying ' effekt.

til gjennomsnittlig nettokraft, mens forskjellige punkter vekk fra sentrum vil oppleve differensielle nettokrefter. Dette resulterer i en’ spaghettifying ‘ effekt. Krishnavedala /Wikimedia Commons

jo nærmere du kommer et massivt objekt, jo større blir disse tidevannskreftene; tidevannskreftene blir større enda raskere enn gravitasjonskraften gjør! Fordi sorte hull er både ekstremt massive og ekstremt kompakte, genererer De De største kjente tidevannskreftene I Universet. Det er derfor, når du nærmer deg et svart hull, finner du deg selv å bli «spaghettified» eller strukket inn i en tynn, nudellignende form.

Basert på dette er det lett å se hvorfor du forventer at svarte hull suger deg inn: jo nærmere du kommer til en, jo sterkere tiltrekkende tyngdekraften blir og jo sterkere tidevannskrefter rive deg fra hverandre få.

denne kunstneriske fremstillingen skildrer en Sollignende stjerne som rives i stykker av tidevannsforstyrrelser idet den nærmer seg et sort hull. FOR ET LHC-mass svart hull er disse kreftene ubetydelige, da de er ubetydelig små, men for svarte hull som typen i galaksens sentrum, kan tidevannskrefter nær hendelseshorisonten være enorme.

blir revet fra hverandre av tidevannsforstyrrelser når den nærmer seg et svart hull. FOR ET LHC-mass svart hull er disse kreftene ubetydelige, da de er ubetydelig små, men for svarte hull som typen i galaksens sentrum, kan tidevannskrefter nær hendelseshorisonten være enorme. ESO, ESA / Hubble, M. Kornmesser

likevel er ideen om at du blir sugd inn i et svart hull fortsatt en misforståelse, og en doozy av en på det. Hver eneste partikkel som utgjør et objekt som påvirkes av et svart hull, er fortsatt underlagt de samme fysikkloven, inkludert gravitasjonskurvatur av romtid generert Av Generell Relativitet.Mens det er sant at stoffet i rommet er buet av tilstedeværelsen av masse, og at svarte hull gir den største konsentrasjonen av masse hvor som helst i Universet, er det også sant at tettheten av den massen ikke betyr noe for hvordan rommet er buet. Hvis Du skulle erstatte Solen med en hvit dverg, nøytronstjerne eller svart hull med samme eksakte masse, ville gravitasjonskraften som virker på Jorden ikke være annerledes. Det er den totale massen som kurver plassen rundt deg; tetthet har praktisk talt ingenting å gjøre med det.

i Stedet for et tomt, tomt, tredimensjonalt rutenett, setter en masse ned forårsaker det som ville vært

grid, å sette en masse ned fører til at det som ville vært ‘rette’ linjer i stedet blir buet med en bestemt mengde. I Generell Relativitet behandler vi rom og tid som kontinuerlig, men alle former for energi, inkludert men ikke begrenset til masse, bidrar til krumning av romtid. Hvis Vi skulle erstatte Jorden med en tettere versjon, opp til og med en singularitet, ville spacetime deformasjonen vist her være identisk; bare inne I Jorden selv ville en forskjell være bemerkelsesverdig. Christopher Vitale Av Networkologies og Pratt Institute

fra en avstand er et svart hull akkurat som enhver annen masse I Universet. Det er først når du kommer ekstremt nær-innen Noen Få Schwarzschild-radier – at du begynner å merke avgangene fra Newtonsk tyngdekraft. Likevel fungerer det svarte hullet bare som en tiltrekker, og objekter som nærmer seg det, vil gjøre de samme banene de normalt ville: en sirkel, ellipse, parabola eller hyperbola, til en veldig god tilnærming.

på grunn av tidevannskreftene kan nærliggende gjenstander bli revet fra hverandre, og på grunn av saken som er samlet rundt det svarte hullet i form av en akkresjonsskive, kan det være flere effekter tilstede: magnetfelt og friksjon og oppvarming. Noe av saken, gitt disse ekstra interaksjonene, vil sannsynligvis bli redusert og til slutt slukket av det svarte hullet, men det overveldende flertallet vil fortsatt unnslippe.

Kunstnerisk fremstilling av en aktiv galaktisk kjerne. Det supermassive sorte hullet i midten av akkresjonsskiven sender en smal høyenergistråle av materie inn i rommet, vinkelrett på platen. En blazar ca 4 milliarder lysår unna er opprinnelsen til mange av de høyeste energi kosmiske strålene og nøytrinene. Bare materie fra utsiden av det svarte hullet kan forlate det svarte hullet; materie fra innsiden av hendelseshorisonten kan aldri unnslippe.

det supermassive sorte hullet i midten av akkresjonsskiven sender en smal høyenergistråle av materie inn i rommet, vinkelrett på platen. En blazar ca 4 milliarder lysår unna er opprinnelsen til mange av de høyeste energi kosmiske strålene og nøytrinene. Bare materie fra utsiden av det svarte hullet kan forlate det svarte hullet; materie fra innsiden av hendelseshorisonten kan aldri unnslippe. FAKTUM i saken er at svarte hull ikke suger noe inn; det er ingen kraft som et svart hull utøver som et normalt objekt (som en måne, planet eller stjerne) ikke utøver. Til slutt er det bare tyngdekraften. Den største forskjellen er at sorte hull er tettere enn de fleste objekter, opptar et mye mindre volum plass, og i stand til å være langt mer massiv enn noe annet enkelt objekt. Saturn kan være helt fint i bane Rundt Vår Sol, men hvis Du skulle erstatte Solen med det svarte hullet i Sentrum Av Milky Way — et svart hull som er rundt 4.000.000 ganger så massivt som Solen — tidevannskreftene ville være sterke nok til å bryte Saturn opp i en enorm ring, hvor den ville bli en del av det svarte hullets akkresjonsskive. Gitt nok friksjon, oppvarming og akselerasjon i nærvær av gravitasjons -, elektriske og magnetiske felt som hele saken genererer, vil det til slutt falle inn og bli svelget.

en illustrasjon av et aktivt svart hull, en som accretes materie og akselererer en del av det utover i to vinkelrette stråler, er en fremragende beskrivelse av hvordan kvasarer fungerer. Saken som faller inn i et svart hull, av noe slag, vil være ansvarlig for ytterligere vekst i både masse og hendelseshorisontstørrelse for det svarte hullet. Til tross for alle misoppfatninger der ute, derimot, det er ingen 'suger i' av ytre materie.

accretes matter og akselererer en del av det utover i to vinkelrette stråler, er en fremragende beskrivelse av hvordan kvasarer fungerer. Saken som faller inn i et svart hull, av noe slag, vil være ansvarlig for ytterligere vekst i både masse og hendelseshorisontstørrelse for det svarte hullet. Til tross for alle misoppfatninger der ute, derimot, det er ingen ‘suger i’ av ytre materie. Mark A. Svarte hull ser bare ut til å suge saken inn fordi De er så massive, og kombinasjonen av tidevannskrefter og saken som allerede er tilstede rundt det svarte hullet, kan rive eksterne gjenstander fra hverandre, hvor en viss brøkdel av revet partikler vil oppleve nok av en dragkraft til å bli trukket inn i akkresjonsskiven og til slutt inn i det svarte hullet selv. Men svarte hull vil være rotete spisere; det overveldende flertallet av materie som passerer nær et svart hull, vil spytte ut igjen i en eller annen form. Det er bare den lille delen som faller innenfor hendelseshorisonten som noen gang vil få den til å vokse.

et svart hull som mates ut av en akkresjonsskive. Det er friksjon, oppvarming og samspillet mellom ladede partikler i bevegelse som skaper elektromagnetiske krefter som kan trekke masse inne i hendelseshorisonten. Men på ingen måte utøver et svart hull en sugekraft; bare en standard, kjør-av-møllen gravitasjonskraft.det er friksjon, oppvarming og samspillet mellom ladede partikler i bevegelse som skaper elektromagnetiske krefter som kan trakte masse inne i hendelseshorisonten. Men på ingen måte utøver et svart hull en sugekraft; bare en standard, kjør-av-møllen gravitasjonskraft. Mark Garlick (University Of Warwick) Hvis vi erstattet hver masse I Universet med et sort hull med tilsvarende masse, og fjernet alt friksjonsmaterialet som akkresjonsskiver, ville svært lite bli sugd inn i det hele tatt. Den eneste friksjonen en partikkel vil oppleve skyldes utslipp av gravitasjonsstråling når den beveger seg gjennom den buede romtiden som genereres av det svarte hullet. Bare materialet som dannet interiør til tre ganger hendelseshorisonten radius-interiør til DEN innerste stabile sirkulære bane (ISCO) i relativitet - ville ubønnhørlig bli

Til slutt ville vi bare ha tyngdekraften, og den buede romtiden som ville skyldes tilstedeværelsen av disse massene. Tanken om at svarte hull suger noe i er den største myten om dem. De vokser på grunn av gravitasjon, og ingenting mer. I Dette Universet er det mer enn nok.

Få Det Beste Fra Forbes til innboksen din med den nyeste innsikten fra eksperter over hele verden.

Følg Meg På Twitter. Sjekk ut min hjemmeside eller noen av mine andre arbeid her.

Laster …