Kommenteissa kysyttiin mustista aukoista ja tieteilijöiden niitä koskevista lausunnoista.

Aloitetaan siitä, mikä on musta aukko. Gravitaatiossa on kyse siitä, että aine kaareuttaa avaruutta. Mitä isompi aineen tiheys on, sitä voimakkaammin avaruus kaareutuu, ja sitä enemmän kappaleiden liike muuttuu. Kirjoitan joskus toiste tarkemmin yleisestä suhteellisuusteoriasta ja siitä, mitä tämä kaareutuminen oikein tarkoittaa. Eräs kaarevuuden ilmentymä on se, että massiiviset kappaleet näyttävät vetävän muita puoleensa. Massa ikään kuin taittaa tilaa ympärillään, niin että muut kappaleet liikkuvat massaa kohti.

Tässä on kyse arkipäivän painovoimasta. Kaareutuminen voi kuitenkin olla dramaattisempaa. Jos otetaan pallo mitä tahansa ainetta ja puristetaan sitä yhä pienemmäksi, niin jossain vaiheessa tiheys ja sitä myötä avaruuden kaarevuus kasvaa niin suureksi, että massan ympärillä oleva avaruus kääntyy nurin, niin että sieltä ei pääse pois muuhun maailmankaikkeuteen. Edes valo ei pääse pakoon, joten ulkopuolelta katsottuna alue näyttää pallolta, jonka pinta ottaa kaiken vastaan, mutta ei anna mitään takaisin. Tällainen kappale on musta aukko. Aukon rajapintaa sanotaan horisontiksi, koska se rajaa alueen, jota on mahdollista havaita.

Tilanne voi olla vähän monimutkaisempi, mutta ei paljoa. Musta aukko voi pyöriä, mutta mitään muuta rakennetta sillä ei ulkoapäin katsottuna voi olla. Tämä yksinkertaisuus on eräs piirre, joka tekee mustista aukoista mielenkiintoisia: ne ovat selvä yleisen suhteellisuusteorian ennuste, eikä ole mitään epämääräisyyttä siinä, miltä niiden pitäisi näyttää. Toinen kiinnostava seikka on se, että raskaiden tähtien odotetaan romahtavan niin tiheään tilaan, että ne kuolevat mustiksi aukoiksi.

Galaksimme keskustassa on havaittu kappale, joka painaa noin kolmen miljoonan Auringon verran, ja joka ei lähetä tai heijasta mitään valosignaaleja. Hirviö ei ole ainoa laatuaan: tuntuu olevan ennemmin sääntö kuin poikkeus, että tietynlaisten galaksien keskustassa on massiivinen kappale, jolla ei ole valot päällä. Ei ole aivan selvää, miten nämä suunnattomat massakeskittymät ovat muodostuneet. Kenties ensimmäiset tähdet ovat luhistumisensa jälkeen törmänneet vetovoimansa ajamina, ja kasvaneet aikojen kuluessa valtaviin mittoihin.

Monet kosmologit ja astrofyysikot ovat sitä mieltä, että nämä hiljaiset jättiläiset ovat mustia aukkoja. Kenties on kuitenkin syytä olla hieman varovaisempi ennen kuin heittäytyy tähän tulkintaan. Nämä keskustan tyrannit on havaittu niiden ympärillä liikkuvien tähtien avulla, ja liikkeet todella sopivat mustan aukon ennusteisiin. Mutta valitettavasti mikä tahansa vastaava massakeskittymä aiheuttaisi samanlaiset radat. Esimerkiksi jos Aurinkomme romahtaisi nyt mustaksi aukoksi (tämä tosin ei ole sille varattu kohtalo), niin planeettojen matkat eivät olisi siitä moksiskaan. Erona olisi vain se, että taivaalla näkyisi tähdet taakseen peittävä musta alue kirkkaan levyn sijaan.

Galaksin keskustassa olevan massakeskittymän tulkintaa mustaksi aukoksi vahvistaisi se, että voitaisiin varmentaa, että sen takaa ei näy mitään. Jos kysymyksessä nimittäin olisi pimeän aineen keskittymä, niin se ei myöskään lähettäisi valoa (mahdollista annihilaatiosäteilyä lukuunottamatta), mutta koska pimeä aine on näkymätöntä eikä mustaa, sen takaa tuikkisi tähtiä. Toisaalta jos mustan aukon sijaan keskustassa olisi tavallisesta aineesta koostuva kappale, niin siihen ajautuvat tähdet tai muut epäonniset matkalaiset saisivat aikaan jonkinlaisen näkyvän shokin pintaan törmätessään, kun taas tapahtumahorisontin tapauksessa ne vain katoavat rajapintaan tullessaan ilman elämöintiä. En tunne havaintoja yksityiskohtaisesti, mutta käsittääkseni näitä asioita ei ole pystytty tyydyttävästi osoittamaan galaksin keskustassa.

Eräs merkittävä fyysikkojen esittämä argumentti mustien aukkojen olemassaolle on tämä: mitä muutakaan nuo massakeskittymät voisivat olla? Ensi alkuun tämä kenties kuulostaa hieman naiivilta, mutta on on totta, että ilman kilpailevaa ehdotusta on melkein pakko käyttää sitä hypoteesia mikä kädessä on.

On kuitenkin olemassa sellainen mielenkiintoinen vaihtoehto, että tähdet eivät romahdakaan mustiksi aukoiksi asti, vaan pysähtyvät ennen lopullista tuhoa. Yleisessä suhteellisuusteoriassa niin ei voi käydä, mutta maailmapa ei ole kaikkiseltaan yleisen suhteellisuusteorian mukainen. Kvanttifysiikka on totta, ja suhteellisuusteorian ulkopuolella. On esitetty mahdollisuus, että kvanttiefektit (tämän tarkemmaksi en mene!) vastustavat romahdusta, ja kasvavat aina vain sitä vahvemmiksi, mitä kovemmin gravitaatio vetää. Tällöin tähti jäätyisi sisältä ikuisesti hidastuvaan romahdukseen, joka ei koskaan saavuta loppua. Tähden pinta ei olisi tapahtumahorisontti, vaan kiinteä. Se muodostaisi uudenlaisen aineen muodon, jota ei missään muualla nähdä, gravitaation puristuksessa syntyvän kvanttinesteen (tai sinnepäin).

Eräs mahdollisuus testata yllämainittua ideaa on se, että kun pintaan iskeytyy kappale, tai kaksi romahtavaa tähteä törmää, shokki lähettää gravitaatioaaltoja. Erilaisia gravitaatiaaltoja syntyy myös mustien aukkojen törmäyksissä ja rajapintojen yhtymisessä. Näiden aaltojen havaitseminen saattaisi olla lähitulevaisuudessa mahdollista. Tuota kvanttipinnan käytöstä ymmärretään kuitenkin vielä huonosti, eikä siitä ole niin selviä ennusteita kuin mustien aukkojen törmäyksistä, joita on tutkittu paljon.

Tällä hetkellä mustat aukot ovat tunnetun fysiikan rajalla: enemmän kuin pelkkiä arveluita, mutta vailla kiistatonta kokeellista varmennusta. Aihe yhdistää eri aloja: teoreettista ja kokeellista astrofysiikkaa, gravitaatioaaltojen fysiikkaa, hiukkasfysiikkaa ja suhteellisuusteoriaa. Tilanteessa on mielenkiintoisia teoreettisia mahdollisuuksia, ja kokeellinen tutkimus voi tarjota jotain sykähdyttävää.

Kommentit (28)

tiedemies

Tuosta yltä sai käsityksen, että mustalla aukolla ei voi olla sähkövarausta, mutta ymmärtääkseni suhteellisuusteoria sallii varauksen, pyörimismäärän ja massan, mutta kaikki muu on sitten täysin määrätty näistä.

tiedemies

Jatkona edelliseen kommenttiini tuli sellainen asia mieleen, että mustia aukkojen olemassaoloa nyt ei täysin aukottomasti (!!) ole kai osoitettu, mutta ymmärtääkseni siitä ei ole suurta epäilystä. Mutta miten on, kuinka tuon varauksen säilymisen kanssa on, ja tiedätkö, onko kukaan postuloinut mitään koejärjestelyä, jolla sitä voitaisiin yrittää havainnoida?

Syksy Räsänen

tiedemies:

Jätin sähkövarauksen mainitsematta, kun se olisi vaatinut hieman ylimääräistä selitystä.

Yleinen suhteellisuusteoria käsittelee vain gravitaatiota, ja mitä gravitaatioon tulee, mustalla aukolla on vain massa ja pyörimismäärä, ei muita ominaisuuksia. Todellisuudessa on olemassa muitakin vuorovaikutuksia, kuten sähkömagneettinen vuorovaikutus. Jos tämä otetaan huomioon, niin aukolla voi olla sähkövaraus. Jos on olemassa muihin vuorovaikutuksiin liittyviä säilyviä varauksia, niin mustalla aukolla voi olla kaikkia niitä.

Todellisten isojen mustien aukkojen tapauksessa sähkövarauksella ei liene suurta merkitystä, koska sellainen nopeasti neutralisoituu vastakkaismerkkisten varausten mennessä mustaan aukkoon. Kaikki muutkin isot kappaleet ovat sähkömagneettisesti neutraaleja samasta syystä.

Sen sijaan mustien aukkojen pinnalla voi olla rakennetta sikäli, että törmäysten (tai muodostumisen) jälkeen kestää jonkun aikaa ennen kuin aukko asettuu yksinkertaiseen eloonsa, ja tänä aikana se värähtelee ja säteilee.

Alan Dorkin

Syksy kirjoitti muun muassa: "Esimerkiksi jos Aurinkomme romahtaisi nyt mustaksi aukoksi (tämä tosin ei ole sille varattu kohtalo), niin planeettojen matkat eivät olisi siitä moksiskaan."

Kuten Syksy kirjoitti, Auringostamme ei ole tulossa mustaa aukkoa, koska vasta noin 7-8 kertaa Auringon massaiset tähdet saattavat luhistua mustaksi aukoksi. Toisin sanoen oman Aurinkomme kohtaloksi tulee jäädä "valkoiseksi kääpiöksi" kun sen kaikki vety on fuusioitunut heliumiksi, ja tähden loppuhenkoset on vetäisty loppuun punaisen jättiläisvaiheen jälkeen.

Jos kuitenkin lähdemme liikkeelle siitä hypoteesista, että "mustat aukot" todella ovat olemassa, kuten "suhtis" ennustaa, minua kiinnostaisi tietää mikä on mustan aukon säde suhteessa sen massaan? Kyetäänkö tällaista asiaa edes arvioimaan? Tämä vain sen vuoksi, jotta ihmisaivot kykenisivät suhteuttamaan asian oikealla tavalla.
Haluaisiko Syksy arvioida seuraavaa kysymystä: Mikä voisi olla mustan aukon säde, jos sen massa on

1. kymmenen auringon massaa?
2. tuhat auringon massaa?
3. miljardi auringon massaa?

Joskus muistan lukeneeni, että maapallo luhistettuna mustaksi aukoksi olisi säteeltään luokkaa 10 mm.

Syksy Räsänen

tiedemies:

Kuten kirjoitin, mustien aukkojen olemassaoloa voi hyvinkin epäillä.

Sähkövarauksen säilyminen ei liity kiinteästi merkinnän aiheeseen, joten en kirjoita siitä enempää.

Syksy Räsänen

hybrid:

Jos aukolla on sähkövaraus, niin sillä on sähkömagneettinen kenttä.

Syksy Räsänen

Alan Dorkin:

Sellaisen mustan aukon, joka ei pyöri, tapahtumahorisontin säde on 2*G*M/c^2, missä G on Newtonin vakio, M on aukon massa ja c on valonnopeus. (Pyörivien aukkojen rakenne on monimutkaisempi, ja niillä on useampi kuin yksi horisontti.)

Fyysikko-opiskelija

Syksy Räsänen kirjoitti:
“Galaksin keskustassa olevan massakeskittymän tulkintaa mustaksi aukoksi vahvistaisi se, että voitaisiin varmentaa, että sen takaa ei näy mitään. Jos kysymyksessä nimittäin olisi pimeän aineen keskittymä, niin se ei myöskään lähettäisi valoa (mahdollista annihilaatiosäteilyä lukuunottamatta), mutta koska pimeä aine on näkymätöntä eikä mustaa, sen takaa tuikkisi tähtiä”

Jos “musta aukko” olisi pimeää ainetta, eikö sen ydin voisi olla neutronitähti ja toisaalta pimeä aine voisi olla suuressa tiheydessä kiinteää tai kvantti tms.-nestettä ja valoa läpäisemätöntä?
Voisiko pimeä aine saada ainemaisia ominaisuuksia suuressa tiheydessä, neutronit ym. kevyempinä muodostaisivat rajapintaan valoa läpäisemättömän supranestekuoren?
Aukkoon syöksyvä aine voisi poistua näkyvistä ilman että siitä syntyisi mitään suurempaa tapahtumaa?

Alan Dorkin

Laskeskelin noita mustien aukkojen säteitä 10-1000:n auringon massan väliltä. M-arvon määrittely tuotti hieman hankaluuksia, mutta päädyin sellaisiin tuloksiin, että mustan aukon säde voisi olla muutamasta kymmenestä kilometristä muutamaan tuhanteen kilometriin. Näin pienien mustien kohteiden optinen havainnointi ei liene mahdollista edes omassa Linnunradassamme, muuten kuin välillisesti, eli aukon lähistöllä sijaitsevien tähtien käyttäytymistä tutkimalla.
Syksy kirjoitti:
"Galaksin keskustassa olevan massakeskittymän tulkintaa mustaksi aukoksi vahvistaisi se, että voitaisiin varmentaa, että sen takaa ei näy mitään. Jos kysymyksessä nimittäin olisi pimeän aineen keskittymä, niin se ei myöskään lähettäisi valoa (mahdollista annihilaatiosäteilyä lukuunottamatta), mutta koska pimeä aine on näkymätöntä eikä mustaa, sen takaa tuikkisi tähtiä."

Eikö musta aukko kaareuta aika-avaruutta massallaan kuten tähdet tekevät? Eli eikö mustan aukon takaa voi näkyä tähtiä, vai imaiseeko aukko sen takaakin meitä kohti tulevan valon tapahtumahorisonttinsa taakse?

pieni tarkennus

Syksy kirjoittaa: "Esimerkiksi jos Aurinkomme romahtaisi nyt mustaksi aukoksi (tämä tosin ei ole sille varattu kohtalo), niin planeettojen matkat eivät olisi siitä moksiskaan. Erona olisi vain se, että taivaalla näkyisi tähdet taakseen peittävä musta alue kirkkaan levyn sijaan."

Sitä mustaa aluetta pitäisi kyllä mennä katselemaan aika läheltä, ennen kuin se yhtään tähteä peittäisi. Auringon massaisen
kappaleen Schwarzschildin säde on luokkaa muistaakseni n. 3 km. Näin pientä mustaa aluetta ei täältä 150 miljoonan kilometrin
päästä pystyisi havaitsemaan millään keinolla. Efekti olisi siis vieläkin dramaattisempi: planeetat vain jatkaisivat kiertokulkuaan näennäisesti ei-minkään ympärillä. Aukko ei vetäisi aurinkokunnasta itseensä sen enempää ainetta kuin mitä aurinkokin tällä
hetkellä vetää. Muutama satunnainen komeetta silloin tällöin sinne varmaankin putoaisi, mutta aukon massaan sillä ei olisi enempää vaikutusta kuin auringonkaan massaan nykyisellään.

Säteeltään auringon nykyistä kokoa vastaavan mustan aukon synnyttämiseen tarvittava massa on useita kertaluokkia auringon
massaa suurempi. Sellainen musta aukko nielaisisi koko aurinkokunnan sekunnin murto-osassa. Sellaista taas ei aurinkokunnan keskustaan voi millään syntyä, koska missään lähettyvillä ei ole niin paljon mitään ainetta, joka voisi romahtaa sen kokoiseksi mustaksi aukoksi.

Sellaiseen tapahtumaan tarvittaisiin tuhansia tai miljoonia auringon massaisia tähtiä. Mustat aukot, toisin kuin ehkä helposti voisi kuvitella, eivät ole mitään kosmisia suurtehoimureita, vaan niiden gravitaatiovaikutus vastaa aika tarkalleen sen aineen massaa, josta musta aukko lähti romahtamaan. Niinpä auringon ( jos sillä ylipäänsä olisi tarpeeksi massaa siihen ) tuottama musta aukko jäisi Schwarzschildin säteeltään aika vaatimattoman kokoiseksi.

Schwarzschildin säteen laskukaavalla on muuten ihan mukava leikkiä, se löytyy vaikkapa Wikipediasta.

Pentti S. Varis

Mitä konkreettisia vaihtoehtoja "klassiselle" mustalle aukolle galaksien keskustassa voisi olla? Falaco-solitoni?

Tiskatessa voi havainnoida lukuisia kosmologisia ja kvanttifysikaalisia ilmiöitä - tai näiden analogioita. Yksi kiinnostavimmista on Falaco-solitoni, joka syntyy, kun puurokattilan tiskivettä sohaisee lusikalla. Syntyy fysiikanprofessori R.M.Kiehnin Falaco-solitoniksi nimeämä topologinen defekti, kaksi vastakkaiseen suuntaan kiertäen etenevää pyörrettä, joita yhdistävä samoin kiertyvä säie näkyy selvästi puuroisessa vedessä. Kaksi vastakkain törmäävää Falaco-solitonia jakautuu toisiaan karkoittaviksi pyörrepareiksi, ja jos toinen solitoni olisi nurinpäin, syntyisi ilmeisesti lähentävä vuorovaikutus (vrt. sähköinen poisto- ja vetovoima!)

Monet galaksien keskustaan kaavailtujen mustien aukkojen ominaisudet voisivat selittyä tulkitsemalla galaksiparit Falaco-solitoneiksi ja musta aukko parin jäseniä yhdistävän pyörresäikeen "suppiloksi". Havaintoja galaksipareja yhdistävistä säikeistä onkin jo tehty. Galaksien samansuuntainen pyöriminen selittyisi puolestaan olettamalla galaksit suoristetun Falaco-solitonin päätepyörteiksi.

http://www22.pair.com/csdc/pdf/coslab.pdf

http://www.ussdiscovery.com/FalacoSolitonMagnetic001.htm

http://www.google.fi/search?hl=fi&source=hp&q=falaco+soliton+galaxies&aq...

Pekka

Tuoreimmassa TA -lehdessä 1/2011 oli lukijan kysymys gravitaatiosta, missä kysyjä ihmetteli että jos gravitaatio on säteilyä, niin miksei sekin jää mustan aukon vangiksi. Kari Enqvist vastasi että gravitaatio ei ole säteilyä, ja että gravitaatiokentän lähde on sen massaenergia. Tämä ihan ymmärrettävää. Nyt kuitenkin etsitään Gravitonia eli gravitaation välittäjähiukkasta, mitä Gravitonia ei ilmeisesti olla vielä havaittu. Onko siis niin, että kun puhutaan "välittäjähiukkasista" niin Gravitoni on ihan "eri sarjaa" kuin kaikki nyt tunnetut välittäjähiukkaset? Gravitaatioaaltojen metsästyksen ymmärrän paremmin vaikkei niitäkään ole ilmeisesti vielä pystytty havaitsemaan?

Syksy Räsänen

Fyysikko-opiskelija:

Galaksin keskustassa olevan kappaleen massa on noin kolme miljoonaa auringon massaa. Vastaavan pyörimättömän mustan aukon säde on noin kymmenen miljoonaa kilometriä. Neutronitähden säde on kymmenen kilometrin luokkaa ja massa pari-kolme auringon massaa.

Mitä pimeään aineesee tulee, ongelmana on tällaisten ideoiden selkä muotoilu ja niiden toteuttaminen jossain pimeän aineen mallissa. Tämänhetkiset pimeän aineen kandidaatit eivät käyttäy tuolla tapaa.

Syksy Räsänen

Alan Dorkin:

Toki musta aukko toimii gravitaatiolinssinä kuten mikä tahansa massa. Tämä ei tarkoita sitä, etteikö se myös peittäisi taakseen asioita, kuten kiinteät kappaleet.

Syksy Räsänen

pieni tarkennus:

Hyvä maininta, Auringon massaisen pyörimättömän mustan aukon säde on tosiaan noin kolme kilometriä. (Maapallon massaisen mustan aukon säde olisi noin yhdeksän millimetriä.)

Syksy Räsänen

Pekka:

Kysymys on hieman merkinnän aiheen vierestä, ja siihen vastaaminen vaatisi käsitteiden säteily, gravitoni ja välittäjähiukkanen selittämistä. Sanottakoon lyhyesti että kyllä, gravitaatio on erilainen kuin muut vuorovaikutukset, ja gravitonilla ei siinä ole samanlaista roolia kuin vaikkapa fotonilla sähkömagneettisissa vuorovaikutuksissa. Palaan kenties aiheeseen merkinnässä yleisestä suhteellisuusteoriasta.

Alan Dorkin

Syksy kirjoitti:
”Auringon massaisen pyörimättömän mustan aukon säde on tosiaan noin kolme kilometriä. (Maapallon massaisen mustan aukon säde olisi noin yhdeksän millimetriä.)”

Mielestäni tämän kaltaisen spekuloinnin anti ei ole kovin hedelmällistä, koska Auringon kokoinen tähti – maapallon koosta puhumattakaan – ei voi koskaan päätyä mustaksi aukoksi. Syy on yksinkertainen: massa ei riitä.
Mustan aukon synnystä kirjoitetaan toisaalla seuraavasti:
”Mikäli tähden massa on riittävän suuri (noin 25–50 Auringon massaa) ja mikäli shokkiaalto ei pääse purkautumaan ja repimään keskustaa hajalle, keskusta romahtaa neutronitähtitilan jälkeen mustaksi aukoksi. Mutta välttämättä edes tuo massa ei riitä mustan aukon syntymiseen, vaan tuloksena voi olla magnetari.”

Meille maallikoille pitää selittää asioita teoreettisten *todellisten oletusten* lähtökohdista käsin, ei sellaisten hypoteesien perusteella, jotka eivät missään olosuhteissa voi olla mahdollisia. Musta aukko voi toki "nielaista" Auringon tai maapallon, mutta sellaisen tapahtuman jälkeen niiden kokoa lienee turha edes arvioida, koska ne hajoavat meille tuntemattomien fysiikan lakien sulatusuunissa.

korant

Mustan aukon toimiessa gravitaatiolinssinä se ei peitä taakseen jääviä tähtiä mutta havaitsija näkee ne tietyllä etäisyydellä mustasta aukosta. Mustan aukon suunnassa on tietyn kokoinen sektori, missä ei näytä tulevan mitään valoa eli näennäisesti musta aukko peittää takaa alueen, jonka säde on aivan toista suuruusluokkaa kuin mustan aukon säde. Ilmiö on saman kaltainen kuin kangastus meren yllä, jossa horisontin takaa pulpahtaa näkyville saari, jota normaalisti ei näy.

milou

" Tuota kvanttipinnan käytöstä ymmärretään kuitenkin vielä huonosti, eikä siitä ole niin selviä ennusteita kuin mustien aukkojen törmäyksistä, joita on tutkittu paljon. "

Tämä voi olla tyhmä kysymys asiaa tuntemattomalle, mutta jos kaksi mustaa aukkoa törmää, niin onko lopputulos aina uusi isompi musta aukko ja jos ei ole, mitä sitten tapahtuu?

Syksy Räsänen

milou:

Mustien aukkojen törmätessä ne sulautuvat yhteen isommaksi mustaksi aukoksi.

Alan Dorkin

Jos keskustellaan mustista aukoista ja niiden ominaisuuksista, niin toivon, että myös meidät "kotikosmologit" otettaisiin kommentteinemme huomioon. Eli voiko niitä yhden Auringon massaisia mustia aukkoja olla olemassa vaiko ei? (Syksy tosin pitää - varmaankin ihan perustellusti - mahdollisena sitäkin vaihtoehtoa, että mustia aukkoja ei ole lainkaan olemassa!)

Yhden teorian mukaan pienten tähtien kehityskaari päätyy valkoiseksi kääpiöksi. Suurempimassaiset tähdet räjähtävät supernovina ja muuttuvat neutronitähdiksi. Kaikkein suurimassaisimpien tähtien (massa suurempi kuin 10 x Auringon massa) päätepisteenä oletetaan olevan musta aukko.

Tuossa supernovassakin lienee se ongelma, että välttämättä ei tiedetä tarkasti sitä, kuinka paljon massastaan 10-15 x Auringon massainen tähti menettää kuolinkorahduksessaan avaruuden syvyyksiin, eli onko tähden loppukohtalona neutonitähti > musta aukko, vai hajoaako supernova totaalisesti tulevien tähtien rakennuspalikoiksi? Onko kaikkien supernovien lopputulema aina samanlainen?

Pentti S. Varis

Varhaisen maailmankaikkeuden mustien aukkojen muodostumisprosessin simulaatiot muistuttavat elävästi Falaco-solitonia tiskivedessä. Kuten kuvassa, tiskivedessäkin Falaco-solitonien "suppilo" on usein "massiivisempi" kuin muut alueet, t.s. niihin on kertynyt enemmän pintavaahtoa.

http://cdn.physorg.com/newman/gfx/news/hires/whengalaxies.jpg

O.K.Dawtyan julkaisi taannoin Einsteininkin käyttämässä tiedelehdessä mm. Wheelerin ideoita mukailevan suhteellisuusteorian "laajennuksen", jossa meidän maailmamme sijoittui mustan aukon sisälle:

All critical systems –“black holes”- represent geon systems, i.e., the local formations of gravitational-electromagnetic radiations, held together by their own gravitational and inertial fields. The Universe, being a critical system, is “wrapped” in a geon crown.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/andp.19784900204/abstract

Joku taiwanilainen fyysikko kuuluu 2009 julkaisseen steady state -teorian, joka selittää kosmologiset ilmiöt paremmin kuin mikään BB-perustainen teoria. Mikä lienee mustien aukkojen rooli ko. teoriassa?

Syksy Räsänen

Alan Dorkin:

Rajana mustien aukkojen syntymiselle pidetään sitä, että romahtava massa on vähintään kolme Auringon massaa. (Alkuperäinen tähti voi olla raskaampi, jos se menettää massaa, tai kevyempi, jos siihen virtaa massaa loppuvaiheissa.)

Pienempiä mustia aukkoja voi toki periaatteessa olla olemassa, jos niiden syntyprosessi on erilainen. Esimerkiksi hyvin varhaisessa maailmankaikkeudessa voi syntyä pieniä mustia aukkoja (tosin tavallisten inflaatiomallien mukaan näin ei juuri käy - en nyt mene inflaation ja mustien aukkojen yhteyteen tässä lähemmin).

Petri M., Vantaa

Jos puhutaan nyt nimenomaan galaksin keskustassa olevasta mustasta aukosta, ymmärtääkseni meillä ei ole keinoa sen suoraan havaitsemiseen, ellemme kykene havaitsemaan

a) luultavimmin röntgensäteilyä aukkoon putoavasta massasta, mikä voi olla aika epätodennäköistä noin kauan olemassaolleen ja laajat alueet (useita tähtijoukkoja) putsanneen aukon tapauksessa

b) jonkin säteilylähteen kulkua meidät ja mustan aukon yhdistävällä linjalla ja nimenomaan vielä niin lähellä mustaa aukkoa, että lähteen fotonit kaareutuvat mustan aukon kentässä. Käytännössä siis tarvitaan mustan aukon taustalla (ei välttämättä juuri takana) liikkuva lähde. Vain lähellä aukkoa liikkuva kohde liikkuu suhteessa näkösäteeseemme niin nopeasti, että voisimme ideaalihavaintotyökalulla nähdä muutamassa vuodessa säteilylähteelle piirtyvässä reitissä gravitaatiolinssille ominaisen deviaation. Muistaakseni hypoteesi oli, että itse kohteiden säteilyynkin saattaisi syntyä mahdollisesti jotain havaittavissa olevia efektejä, polarisaatiota tms.

Opiskeluaikanani eräs teoreettisen fysiikan dosentti halusi teetättää gravitaatiolinsseistä numeerisia simulaatioita, joilla näitä kysymyksiä olisi ratkottu, mutta silloin asia jäi hyllylle - - kaipa graduntekijöille, tai dosentille, liian vaativana. :)

Alan Dorkin

Kysymys Syksylle vain ohuesti blogin aihetta (mustia aukkoja) sivuten:
Lukiessani kosmologiaa käsitteleviä kirjoja viime vuosien aikana olen omasta mielestäni havainnut pientä hierarkista alemmuuden tunnetta kosmologien taholta teihin hiukkasfyysikoihin nähden. Tähtitieteen tutkijat (historiallisessa mielessä) ovat olleet pappeja tai metafyysikoita, joten nykyaikaisten kosmologien on pitänyt tehdä paljon töitä tullakseen ”hovikelpoisiksi” tiedemiehiksi menneiden vuosikymmenten aikana.

Olen törmännyt seuraavantyyppisiin kommentteihin useammin kuin kerran kosmologien kirjoja lukiessani: ”Tätä ongelmaa tutkittaessa tulivat hiukkasfyysikot jälleen kerran avuksi!”

Onko teillä Universumin tutkijoilla selkeä nokkimisjärjestys sen suhteen, ”kuka on kuka”, vai onko teillä koulutuksestanne riippumatta hierarkiaan perustumaton ja avoin vuorovaikutus keskenänne? Ovatko eri koulukunnat pahastikin eri mieltä esim. mustista aukoista?

Syksy Räsänen

Alan Dorkin:

Minähän olen kosmologi, hiukkasfysiikkataustainen sellainen. Toisilla kosmologeilla on taustana astrofysiikka/tähtitiede tai (nykyään harvemmin) yleinen suhteellisuusteoria. Näinä päivinä jotkut voivat jo opiskella suoraan kosmologeiksi. Hiukkasfysiikkaa katsotaan kyllä hieman ylöspäin ja astrofysiikkaa alaspäin, mutta sosiaalinen kuvio on kuvailemaasi monimutkaisempi. Kosmologiayhteisön sisällä ei henkilön koulutustaustalla ole juuri merkitystä arvostuksen kannalta, tutkimusalalla kylläkin.

Kenties palaan asiaan jossain myöhemmässä merkinnässä.

Alan Dorkin

No joo. Totta kai Syksy on kosmologi! Minulla maallikkoparalla sumenevat näköjään jo käsitteetkin näitä kvarkkien ja tähtisumujen ominaisuuksia pohtiessani. Suomen yksi tunnetuimmista kosmologian popularisoijista, filosofian tohtori Kari Enqvist, toteaa kirjassaan "Kosmoksen hahmo" m.m. seuraavaa:

"Maailmankaikkeuden salat eivät paljastu tähtiä tarkkailemalla, vaan maailmanalun kuumaa plasmaseinää tuijottamalla. Kosmoksen suurimmat mysteerit eivät majaile kvasaarien ytimissä, vaan alkuräjähdyksen ominaisuudet määrittävässä hiukkasfysiikassa."

Kenties tuo Enqvistin analyysi käy jonkin asteisesta alkulauseesta siihen blogiin, jonka Syksy toivottavasti myöhemmin kirjoittaa.

Seuraa 

Maailmankaikkeutta etsimässä

Blogin päivittäminen on päättynyt.

Syksy Räsänen on teoreettinen fyysikko Helsingin yliopistossa. Syksy kirjoittaa kosmologiasta, hiukkasfysiikasta ja niiden tekemisestä, tai ainakin asioista sinne päin.

Teemat

Blogiarkisto