mycket massa i en så liten volym att det finns en händelsehorisont: en region från vilken ingenting, inte ens ljus, kan fly. Ändå betyder det inte nödvändigtvis att svarta hål suger Materia in; de graviterar helt enkelt. J. Wise / Georgia Institute of Technology och J. Regan / Dublin City University

svarta hål är några av de konstigaste, mest underbara föremålen i hela universum. Med enorma mängder massa koncentrerad till en extremt liten volym kollapsar de oundvikligen ner till singulariteter, omgivna av händelsehorisonter från vilka ingenting kan fly. Dessa är de tätaste föremålen i hela universum. När någonting kommer för nära en, kommer krafterna från det svarta hålet att riva det ifrån varandra; när någon materia, antimateria eller strålning korsar händelsehorisonten faller den helt enkelt ner till den centrala singulariteten, växer det svarta hålet och lägger till sin massa.

dessa egenskaper om svarta hål är alla sanna. Men det finns en associerad ide som är absolut fiktion: svarta hål suger omgivande materia i dem. Detta kunde inte vara längre från sanningen, och helt förvränger hur gravitationen fungerar. Den största myten om svarta hål är att de suger. Här är den vetenskapliga sanningen.

att ha en händelsehorisont från vilken ingenting kan fly, och för att kannibalisera sina grannar. Men det finns ingen ’sugande’ pågår för att orsaka det, helt enkelt störningar av materia och en tillfällig infall av material. Röntgen: NASA/CXC/UNH/D. Lin et al, optisk: CFHT, Illustration: NASA/CXC/M. Weiss

både i princip och i praktiken finns det många olika sätt att bilda ett svart hål. Du kan ha en stor, massiv stjärna go supernova, där den centrala kärnan imploderar och bildar ett svart hål. Du kan bevittna två neutronstjärnor sammanfoga, där om de passerar en specifik masströskel kommer de att resultera i ett nybildat svart hål. Eller du kan ha en stor samling materia — antingen en supermassiv stjärna eller ett massivt moln av kontraherande gas — kollapsa ner direkt till ett svart hål.

med tillräckligt med massa i en koncentrerad tillräcklig volym utrymme kommer en händelsehorisont att bildas runt den. Utanför händelsehorisonten kan du fortfarande fly om du flyttar dig från det svarta hålet med ljusets hastighet. Men om du befann dig inom händelsehorisonten, skulle du till och med flytta vid c, den ultimata kosmiska hastighetsgränsen, vilken väg du kan ta skulle fortfarande leda dig mot den centrala singulariteten. Det finns ingen flykt från ett svart håls händelsehorisont.

allt inuti händelsehorisonten crunches ner till en singularitet som högst är endimensionell. Inga tredimensionella strukturer kan överleva intakta. Fråga Van / UIUC fysikavdelningen

för objekt utanför det svarta hålet, men det finns fortfarande gott om problem. Eftersom svarta hål är så massiva föremål, när du kommer nära en, börjar du uppleva betydande tidvattenstyrkor. Du kanske är mest bekant med tidvattenkrafter från månen och hur den interagerar med jorden.Visst, i genomsnitt kan du behandla månen som en punktmassa och jorden som en punktmassa, åtskilda av det relativt stora avståndet på 380 000 kilometer eller så. Men i verkligheten är jorden inte en punkt, utan ett objekt som upptar en verklig, given volym. Delar av jorden kommer att vara närmare månen än andra; delar kommer att vara längre bort. Ju närmare delar kommer att uppleva en större gravitationsattraktion än genomsnittet; de mer avlägsna delarna kommer att uppleva en mindre attraktion än genomsnittet.

det kommer att finnas en kraft som drar den i riktning mot en yttre gravitationsmassa. Olika punkter längs objektet kommer att uppleva något olika krafter, vilket resulterar i en netto tidvattenkraft: skillnaderna mellan kraften på de enskilda punkterna kontra den genomsnittliga nettokraften på hela objektet. Institutionen för oceanografi, Naval Postgraduate School

men det finns mer än bara det faktum att delar av jorden är närmare och delar är längre bort från månen. Liksom alla fysiska föremål är jorden tredimensionell, vilket betyder att jordens” topp ”och” botten ” områden (från månens synvinkel) kommer att dras inåt, mot jordens centrum, i förhållande till de delar som ligger i mitten.

allt sagt, om vi subtraherar den genomsnittliga kraften som upplevs av varje punkt på jorden, kan vi se hur alla olika punkter på ytan upplever de yttre krafterna från månen annorlunda. Dessa kraftlinjer kartlägger de relativa krafterna som ett objekt upplever och förklarar varför objekt som upplever tidvatten sträcker sig längs kraftens riktning och komprimeras vinkelrätt mot kraftens riktning.

till den genomsnittliga nettokraften, medan olika punkter bort från mitten kommer att uppleva differentiella nätkrafter. Detta resulterar i en’ spaghettifying ’ effekt. Krishnavedala / Wikimedia Commons

ju närmare du kommer till ett massivt objekt, desto större blir dessa tidvattenstyrkor; tidvattenstyrkorna blir större ännu snabbare än gravitationskraften gör! Eftersom svarta hål är både extremt massiva och extremt kompakta genererar de de största kända tidvattenkrafterna i universum. Det är därför, när du närmar dig ett svart hål, du befinner dig att bli ”spaghettiserad” eller sträckt i en tunn, nudelliknande form.

baserat på detta är det lätt att se varför du förväntar dig att svarta hål suger dig in: ju närmare du kommer till en, desto starkare blir den attraktiva tyngdkraften och desto starkare blir tidvattenkrafterna som sliter dig ifrån varandra.

slits sönder av tidvattenstörning när det närmar sig ett svart hål. För ett LHC-mass svart hål är dessa krafter obetydliga, eftersom de är försumbart små, men för svarta hål som typen i vår galaxs centrum kan tidvattenstyrkor nära händelsehorisonten vara enorma. ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser

ändå är tanken att du kommer att sugas in i ett svart hål en missuppfattning, och en doozy av en på det. Varje enskild partikel som utgör ett objekt som påverkas av ett svart hål är fortfarande föremål för samma fysiklagar, inklusive gravitationskrökningen i rymdtid som genereras av allmän relativitet.

även om det är sant att tyget i rymden är krökt av närvaron av massa, och att svarta hål erbjuder den största koncentrationen av massa var som helst i universum, är det också sant att densiteten hos den massan spelar ingen roll för hur rymden är krökt. Om du skulle ersätta solen med en vit dvärg, neutronstjärna eller svart hål av samma exakta massa, skulle gravitationskraften som verkar på jorden inte vara annorlunda. Det är den totala massan som kurvor utrymmet runt dig; densitet har praktiskt taget ingenting att göra med det.

grid, sätta en massa ner orsakar vad som skulle ha varit ’raka’ linjer att istället bli böjda med en viss mängd. I allmän relativitet behandlar vi rum och tid som kontinuerlig, men alla former av energi, inklusive men inte begränsat till massa, bidrar till rumstidens krökning. Om vi skulle ersätta jorden med en tätare version, till och med en singularitet, skulle rymdtidsdeformationen som visas här vara identisk; bara inuti jorden själv skulle en skillnad vara anmärkningsvärd. Christopher Vitale of Networkologies och Pratt Institute

på avstånd är ett svart hål precis som alla andra massor i universum. Det är först när du kommer extremt nära — inom några Schwarzschild radier — att du börjar märka avgångarna från Newtons gravitation. Ändå fungerar det svarta hålet helt enkelt som en attraktor, och föremål som närmar sig det kommer att göra samma banor som de normalt skulle: en cirkel, ellips, parabola eller hyperbola, till en mycket bra approximation.

på grund av tidvattenkrafterna kan närmar sig föremål rivas isär, och på grund av den fråga som är accreted runt det svarta hålet i form av en accretionsskiva kan det finnas ytterligare effekter närvarande: magnetfält och friktion och uppvärmning. En del av saken, med tanke på dessa ytterligare interaktioner, kommer sannolikt att sakta ner och så småningom sväljas av det svarta hålet, men den överväldigande majoriteten skulle fortfarande Fly.

det supermassiva svarta hålet i mitten av accretionsskivan skickar en smal högenergistråle av materia ut i rymden, vinkelrätt mot skivan. En blazar cirka 4 miljarder ljusår bort är ursprunget till många av de högsta energi kosmiska strålarna och neutrinerna. Endast materia utanför det svarta hålet kan lämna det svarta hålet; Materia inifrån händelsehorisonten kan aldrig fly. Desy, Science Communication Lab

faktum är att svarta hål inte suger någonting i; det finns ingen kraft som ett svart hål utövar att ett normalt objekt (som en måne, planet eller stjärna) inte utövar. I slutändan är det bara gravitation. Den största skillnaden är att svarta hål är tätare än de flesta objekt, upptar en mycket mindre volym utrymme och kan vara mycket mer massiva än något annat enskilt objekt. Saturnus kan vara bra omloppsbana vår sol, men om du skulle ersätta solen med det svarta hålet i mitten av Vintergatan — ett svart hål som är cirka 4 000 000 gånger så massivt som solen — skulle tidvattenstyrkorna vara tillräckligt starka för att bryta Saturnus upp i en enorm ring, där det skulle bli en del av det svarta hålets accretionsskiva. Med tanke på tillräckligt med friktion, uppvärmning och acceleration i närvaro av gravitations -, elektriska och magnetiska fält som all materia genererar, så småningom skulle det falla inuti och sväljas.

accretes Materia och accelererar en del av det utåt i två vinkelräta strålar, är en enastående deskriptor av hur kvasarer fungerar. Frågan som faller i ett svart hål, av vilken sort som helst, kommer att ansvara för ytterligare tillväxt i både massa och händelsehorisontstorlek för det svarta hålet. Trots alla missuppfattningar där ute, dock, det finns ingen ’suger in’ av yttre Materia. Mark A. Garlick

svarta hål verkar bara suga in materia eftersom de är så massiva, och kombinationen av tidvattenkrafter och den materia som redan finns runt det svarta hålet kan riva yttre föremål ifrån varandra, där en viss fraktion av sönderdelade partiklar kommer att uppleva tillräckligt med en dragkraft för att kanaliseras in i accretionsskivan och så småningom in i det svarta hålet själv. Men svarta hål kommer att vara röriga ätare; den överväldigande majoriteten av materia som passerar nära ett svart hål kommer att spotta ut i någon form eller annan. Det är bara den lilla delen som faller inuti händelsehorisonten som någonsin kommer att få den att växa.

det är friktion, uppvärmning och samspelet mellan laddade partiklar i rörelse som skapar elektromagnetiska krafter som kan trattmassa inuti händelsehorisonten. Men vid något tillfälle utövar ett svart hål en sugkraft; bara en standard, run-of-the-mill gravitation. Mark Garlick (University of Warwick)

om vi ersatte varje massa i universum med ett likvärdigt svart hål och tog bort allt friktionsmaterial som accretionsskivor, skulle väldigt lite sugas in alls. Den enda friktion som en partikel skulle uppleva beror på dess utsläpp av gravitationsstrålning när den rör sig genom den krökta rymdtiden som genereras av det svarta hålet. Endast det material som bildade inre till tre gånger händelsehorisontens radie — inre till den innersta stabila cirkulära banan (ISCO) i relativitet — skulle oupphörligt ”sugas” in på grund av Einsteins teori själv. Jämfört med vad som faktiskt faller i händelsehorisonten i vår fysiska verklighet är dessa effekter försumbara.

i slutändan skulle vi bara ha tyngdkraften och den krökta rymdtiden som skulle bero på närvaron av dessa massor. Tanken att svarta hål suger något i är den största myten om dem. De växer på grund av gravitation, och inget mer. I detta universum är det mer än tillräckligt.

Följ mig på Twitter. Kolla in min hemsida eller några av mina andra verk här.