Mustien aukkojen vaarallisuutta liioitellaan

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Niin, tällainen tuli viime yönä mieleen, kun ei saa nukuttua niin tulee pohdittua kaikenlaista. Siispä musta aukko syntyy kun suuri tähti päättää päivänäsä räjähtämällä. Tällöin kyseisen mustan aukon massa on

Muutenkin, eihän musta aukko ole mikään superimuri. Verrataan vaikka tähän meidän aurinkokuntaamme. Suurin osa kappaleista, kaikki merkittävimmät kiertää aurinkoa säännöllisillä radoilla, ei suinkaan syöksy sinne. Silloin tällöin joku komeetta tai meteori saattaa aurinkoon törmätä. Samallalailla uskoisin kappaleiden asettuvat mustaa aukkoa kiertävälle radalle.

Siis tässä pointtina se, että mustan aukon vaikutus ympäristöönsä ei välttämättä ole mitenkään dramaattinen, vaikka aukolla omat erikoisominaisuutensa onkin. Totta on, että mikäli jotain aukkoon joutuu, se jää sinne ja kasvattaa aukon massaa, mutta suurin osa kappaleista ei ilmeisestikään joudu kovinkaan helposti aukkoon, vaan asettuu kiertämään sitä. Toki aukon massan hitaasti kasvaessa miljardejen vuosien aikana, siitä muodostuu aina vaan suurempi uhka muille järjestelmän kappaleille.

Olenko ajatellut asian oikein? Siis ettei mustan aukon vaikutus ympäristöön ole sen dramaattisempi kuin edeltäneen tähdenkään? Vai olenko tietämätön jostain mustan aukon ominaisuudesta?

Sivut

Kommentit (30)

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä4706
Liittynyt26.3.2005
Karpov
Niin, tällainen tuli viime yönä mieleen, kun ei saa nukuttua niin tulee pohdittua kaikenlaista. Siispä musta aukko syntyy kun suuri tähti päättää päivänäsä räjähtämällä. Tällöin kyseisen mustan aukon massa on

Muutenkin, eihän musta aukko ole mikään superimuri. Verrataan vaikka tähän meidän aurinkokuntaamme. Suurin osa kappaleista, kaikki merkittävimmät kiertää aurinkoa säännöllisillä radoilla, ei suinkaan syöksy sinne. Silloin tällöin joku komeetta tai meteori saattaa aurinkoon törmätä. Samallalailla uskoisin kappaleiden asettuvat mustaa aukkoa kiertävälle radalle.

Siis tässä pointtina se, että mustan aukon vaikutus ympäristöönsä ei välttämättä ole mitenkään dramaattinen, vaikka aukolla omat erikoisominaisuutensa onkin. Totta on, että mikäli jotain aukkoon joutuu, se jää sinne ja kasvattaa aukon massaa, mutta suurin osa kappaleista ei ilmeisestikään joudu kovinkaan helposti aukkoon, vaan asettuu kiertämään sitä. Toki aukon massan hitaasti kasvaessa miljardejen vuosien aikana, siitä muodostuu aina vaan suurempi uhka muille järjestelmän kappaleille.

Olenko ajatellut asian oikein? Siis ettei mustan aukon vaikutus ympäristöön ole sen dramaattisempi kuin edeltäneen tähdenkään? Vai olenko tietämätön jostain mustan aukon ominaisuudesta?

Periaatteessa olet oikeassa. Vaikutus ympäristöön on tosiaan vähän pienempikin kuin alkuperäisellä tähdellä. Mutta, ja tämä on tärkeä pointti, mustan aukon tapahtumahorisontti on jumalattomasti pienempi kuin alkuperäisen tähden halkaisija. Eli pääset lähemmäs mustan aukon keskipistettä kuin tähden tapauksessa. Kuten tiedät, vähenee gravitaatio etäisyyden neliössä. Tästä syntyy ero.

Petu
Seuraa 
Viestejä2287
Liittynyt17.3.2005

Moro Karpov!Mikäli olen oikein ymmärtänyt näiden mustienaukkojen syntyperän,niin se syntyy kun valtavankokoinen tähti räjähtää(50-200 kertainen auringon kokoluokkaa).Tämän aiheuttaa tähden sisälle tiivivistyneet atomit,joilla ei ole enää mahdollista liikkua.Uloin kuori räjähtää ja jäljelle jää erittäin tiheä sisus.Karl Saganin tähdistä kertovassa sarjassa(Joskus kasariaikoina),sanottiin kyseisen neutronitäden massasta hyvä vertauskuva.Lusikallinen tätä ainetta painaisi miljarditonnia.Sisuksen kooksi arvioidaan jäävän n.10Km pallo,joka pyörisi akselinsa ympäri tuhansia kertoja/minuutti.Valtava,massasta ja suuresta pyörimisnopeudestaa johtuen,vetovoima aiheuttaa kyllä aikanaa liikettä myös lähimmissä tähdissä.T:Petu

Vierailija

Pääseeko mustan aukon tapahtumahorisontin tuolta puolen pois tikapuilla? Pääsisihän kai maapalloltakin pois tikapuilla vaikkei ylittäisi tarpeellista nopeutta.

Vierailija

Kaikki minkä voimme havaita, koostuu musta aukkomaisista energiakeskittymistä tai sitten yksittäiset hiukkaset ovat mustia aukkoja.

Mustien aukkojen ytimissä on kuumasti tiheää tilaa eli plasmaa ja ulospäin tultaessa tiheys ja lämpötila pienenee.

Kun kaikki, niin silloin myös tähdet muodostuvat tällaisista energeiakeskittymistä eli atomeista.

Kun tähden keskustan atomit ovat luovuttaneet pintakerroksensa kuumasti tiheinä tilapaketteina eli fotoneina, niin siinä vaiheessa kun atomein ulkokehälle sekoittuu tarpeeksi kuumasti tiheää tilaa, joka toki joutuu edelleenkin kuumalle alueelle, mutta suhteellisesti kuitenkin huomattavasti viileästi vähemmän tiheälle,

niin silloin tuo kuumasti tiheä jäähtyessään laajentuu niin paljon, että syntyy supernovaräjähdys, jonka lopputuloksena

atomien ytimien kuumasti tiheät energiakeskittymät avautuvat entisen tähden keskustasta ulospäin ja tuolla avautuvalla tilalla eli energialla ne sinkoutuvat kohti entisen tähden keskustaa.

(Ja jos tuonne keskustaan on ehtinyt humahtaa kylmästi erittäin vähän tiheää, niin noistakin energiakeskittymistä voisi olettaa syntyvän astetta pienemmän aineen kokoluokan galakseja, vaan eipä leipä näin, ehkä?)

Vaikkakin supernovaräjähdyksen jäljiltä kylmimmät alueet nykyisin ovat olemassakin.

Vaan yksi iso atomihan siitä syntyy eli meidän näkökulmasta musta aukko.

;):)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä23122
Liittynyt16.3.2005

Kaukana tapahtumahorisontista musta aukko ei poikkea mistää muusta samanmassaisesta kappaleesta. Jos Aurinko korvattaisiin Auringon massaisella mustalla aukolla, planeettojen liikkeet pysyisivät täsmälleen samanlaisina. Kuten Lentotaidoton totesi, kaikki mustille aukoille tyypilliset erikoiset ilmiöt tapahtuvat äärimmäisen voimakkaassa painovoimakentässä tapahtumahorisontin lähellä.

Mustasta aukosta ei pääse pois tikapuita pitkin. Musta aukkoa ei voi verrata normaaliin planeettaan, josta pääsee pois pakonopeutta pienemmälläkin nopeudella, jos on työntövoimaa käytettävissä. Tapahtumahorisontin oloja ei oikein voi mielessä kuvitella, koska luonto käyttäytyy sellaisissa oloissa kaikesta ihmisen kokemasta poikkeavalla tavalla. Tapahtumahorisontin olosuhteet voidaan laskea yleisellä suhteellisuusteorialla, ja tulokset ovat yllättäviä. Avaruus vääristyy siten, että tapahtumahorisontin sisällä mustan aukon keskipiste on kaikissa suunnissa. Kaikki yritykset muuttaa nopeutta johtavat vain nopeutettuun syöksyyn sisäänpäin.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005

Muilta osin näköjään onkin jo vastattu, mutta yhden seikan tuohon voi lisätä. Siinä mielessä musta aukko saattaisi olla vaarallinenkin, että jos sinne sattuisi syöksymään ainetta, niin siitä syntyisi voimakasta gamma ja röntgensäteilyä ympäristöön.

Toisaalta ei kai tässä ajateltu asiaa esimerkiksi elämän kannalta, koska musta aukko ei muutenkaan ole tähteen verrattuna ihanteellinen elämän ylläpitäjä.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija
Menchi
Pääseeko mustan aukon tapahtumahorisontin tuolta puolen pois tikapuilla? Pääsisihän kai maapalloltakin pois tikapuilla vaikkei ylittäisi tarpeellista nopeutta.

Lisättäköön vielä Neutronin vastaukseen sen, että mustan aukon tapahtumahorisontissa pakonopeus on valonnopeus c. Relativistisesta liikeyhtälöstä puolestaan seuraa silloin, että pakenemiseen tarvittaisiin ääretön voima. Siis jo yhden askeman kipuaminen ylöspäin tikkailla vaatisi äärettömän voiman.

Tämä mustan aukon horisontista pakenemisen mahdottomuus tikkailla tai vaikkapa köydellä aiheuttaa usein hämmennystä, etenkin kun horisontin kohdalla painovoiman kiihtyvyys voi olla hyvinkin pieni, jopa vain maapallon luokkaa hyvin ison aukon kohdalla. Nämä väärinkäsitykset johtuvat kuitenkin puhtaasti siitä, että yritetään soveltaa newtonilaista fysiikkaa (kuten sen liikeyhtälöä f=m.a) relativistisiin ilmiöihin.

Vierailija
Landau
Lisättäköön vielä Neutronin vastaukseen sen, että mustan aukon tapahtumahorisontissa pakonopeus on valonnopeus c. Relativistisesta liikeyhtälöstä puolestaan seuraa silloin, että pakenemiseen tarvittaisiin ääretön voima. Siis jo yhden askelman kipuaminen ylöspäin tikkailla vaatisi äärettömän voiman.



Yleinen suhteellisuusteoria on mulla tosi huonosti hanskassa. Millainen on sen esittämä liikeyhtälö?

Landau
Tämä mustan aukon horisontista pakenemisen mahdottomuus tikkailla tai vaikkapa köydellä aiheuttaa usein hämmennystä, etenkin kun horisontin kohdalla painovoiman kiihtyvyys voi olla hyvinkin pieni, jopa vain maapallon luokkaa hyvin ison aukon kohdalla. Nämä väärinkäsitykset johtuvat kuitenkin puhtaasti siitä, että yritetään soveltaa newtonilaista fysiikkaa (kuten sen liikeyhtälöä F=ma) relativistisiin ilmiöihin.

Jos oikein pähkäilin, niin jokaisella mustalla aukolla on tapahtumahorisontin kohdalla sama putoamiskiihtyvyys. Kysynkin nyt, että kuinka suuri putoamiskiihtyvyys mustalla aukolla on tapahtumahorisontin kohdalla?

Jatkoksi vielä, että äkkipäätä ajatellen putoamiskiihtyvyydellä täytynee olla äärellinen arvo tapahtumahorisontissa. Kuinka siis on mahdollista, että portaan nouseminen vaatii äärettömän voiman?

Kuten huomaat kysymyksistäni, niin newtonilainen ajattelu sieltä nostaa vähän päätään. Lisäksi suppeamman suhteellisuusteorian kautta tähän ei saa mitään otetta, koska siellä ei käsitellä kiihtyvyyksiä. Odottelenkin tässä pikku hiljaa vastauksia, mutta eipä kiirettä...

Vierailija
Neutroni
Avaruus vääristyy siten, että tapahtumahorisontin sisällä mustan aukon keskipiste on kaikissa suunnissa. Kaikki yritykset muuttaa nopeutta johtavat vain nopeutettuun syöksyyn sisäänpäin.

Täsmennettäköön hieman tuota tapahtumahorisonttia. Schwarzschildin metriikassa r- ja t-koordinaattien kertoimet vaihtavat merkkiä tapahtumahorisontin ylityksen jälkeen (itse tapahtumahorisontin kuvaamiseen tuo metriikka ei päde, juuri tuon siirtymän vuoksi). Tuloksena tästä aiemmin paikanlaatuinen r muuttuukin ajanlaatuiseksi, ja aikahan kulkee vain eteenpäin eli sinne singulariteettiin. Vastaan pyristely vain minimoi ominaisajan, joten jos nyt joku sattuu putoamaan tapahtumahorisontin toiselle puolelle ja haluaa juoda kahvinsa loppuun, parasta on tehdä sekin hyvin rauhallisesti.

Vierailija
Esko
Schwarzschildin metriikassa r- ja t-koordinaattien kertoimet vaihtavat merkkiä tapahtumahorisontin ylityksen jälkeen (itse tapahtumahorisontin kuvaamiseen tuo metriikka ei päde, juuri tuon siirtymän vuoksi).

ömm... miksi ja oikeastaan myös miten?

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005
Kale
Jatkoksi vielä, että äkkipäätä ajatellen putoamiskiihtyvyydellä täytynee olla äärellinen arvo tapahtumahorisontissa. Kuinka siis on mahdollista, että portaan nouseminen vaatii äärettömän voiman?

Kuten huomaat kysymyksistäni, niin newtonilainen ajattelu sieltä nostaa vähän päätään. Lisäksi suppeamman suhteellisuusteorian kautta tähän ei saa mitään otetta, koska siellä ei käsitellä kiihtyvyyksiä. Odottelenkin tässä pikku hiljaa vastauksia, mutta eipä kiirettä...

Yleisen suhteellisuusteorian mukaan tapahtumahorisontin takainen aika-avaruus on niin käyristynyt, että kaikki suunnat vievät kohti singulariteettia. Jos olisit tikkaiden kanssa tapahtumahorisontin sisäpuolella ei ole väliä kapuatko ylös vai alas päin tikapuita, kaikki tiet vievät kohti mustan aukon keskusta. Toisin sanoen ylös, alas, vasen ja oikea ovat kaikki yksi ja sama suunta tapahtumahorisontin takana.

Tällaisen käsityksen minä olen asiasta saanut.

∞ = ω^(1/Ω)

Vierailija
Puolihullu
Esko
Schwarzschildin metriikassa r- ja t-koordinaattien kertoimet vaihtavat merkkiä tapahtumahorisontin ylityksen jälkeen (itse tapahtumahorisontin kuvaamiseen tuo metriikka ei päde, juuri tuon siirtymän vuoksi).

ömm... miksi ja oikeastaan myös miten?

Schwarzschildin metriikka on muotoa ds^2 = -(1 - 2GM/r)dt^2 + dr^2/(1 - 2GM/r) + kulmaosa, joka ei tässä tapauksessa ole kiinnostava. Kun r = 2GM (yksiköissä, joissa c=1), pamahtaa r-koordinaatin kerroin äärettömäksi. Tätä pienemmillä r:n arvoilla (1 - 2GM/r) < 0 -> metriikassa etumerkit vaihtuvat. Ajanlaatuisen koordinaatin tunnistaa negatiivisesta kertoimesta.

Vierailija
Kale

Yleinen suhteellisuusteoria on mulla tosi huonosti hanskassa. Millainen on sen esittämä liikeyhtälö?

Jos oikein pähkäilin, niin jokaisella mustalla aukolla on tapahtumahorisontin kohdalla sama putoamiskiihtyvyys. Kysynkin nyt, että kuinka suuri putoamiskiihtyvyys mustalla aukolla on tapahtumahorisontin kohdalla?

Jatkoksi vielä, että äkkipäätä ajatellen putoamiskiihtyvyydellä täytynee olla äärellinen arvo tapahtumahorisontissa. Kuinka siis on mahdollista, että portaan nouseminen vaatii äärettömän voiman?

Kuten huomaat kysymyksistäni, niin newtonilainen ajattelu sieltä nostaa vähän päätään. Lisäksi suppeamman suhteellisuusteorian kautta tähän ei saa mitään otetta, koska siellä ei käsitellä kiihtyvyyksiä. Odottelenkin tässä pikku hiljaa vastauksia, mutta eipä kiirettä...

Suppean suhteellisuusteorian liikeyhtälö on hyvinkin yksinkertainen: F=dp/dt tai F=d(γmv)/dt, missä γ=1/sqrt(1-v^2/c^2). Yleisen suhteellisuusteorian liikeyhtälöt ovat sitten oma lukunsa ja ne ovatkin helposti ratkaistavissa ainoastaan tietyissä erityistilanteissa.

Mustan aukon tapahtumahorisontin kohdalla putoamiskiihtyvyys on hyvinkin äärellinen ja on kääntäen verrannollinen aukon massaan kaavan a=c^4/4GM mukaisesti.

Et mitenkään pääse pakenemaan aukon horisontista koska pakonopeus on siinä c ja kun pakonopeuden sijoittaa em. relativistiseen liikeyhtälöön huomataan, että pakenemiseen tarvitaan ääretön voima! Yleisen suhteellisuusteoria mukaisesti asia voidaan kuten jo mainittiinkin ajatella myös niin, että horisontissa olevan ihmisen tulevaisuuden valokartio osittaa suoraan kohti singulariteettia, eli tulevaisuuden kaikki mahdolliset reitit vievät singulariteettiin. Tämä on itseasiassa ehkä oikeampi selitys kiipeämisen mahdottomuudelle kuin suppean suhteellisuusteorian mukainen selitys.

Vierailija
Landau

Suppean suhteellisuusteorian liikeyhtälö on hyvinkin yksinkertainen: F=dp/dt tai F=d(γmv)/dt, missä γ=1/sqrt(1-v^2/c^2). Yleisen suhteellisuusteorian liikeyhtälöt ovat sitten oma lukunsa ja ne ovatkin helposti ratkaistavissa ainoastaan tietyissä erityistilanteissa.

Mustan aukon tapahtumahorisontin kohdalla putoamiskiihtyvyys on hyvinkin äärellinen ja on kääntäen verrannollinen aukon massaan kaavan a=c^4/4GM mukaisesti.

Pallosymmetrisen kappaleen, joka pyörii hitaasti, metriikka on jo mainittu Schwarzschildin metriikka. Geodeettisten reittien yhtälöt tuolle ovatkin sitten yhtä sekasotkua, ellei huomaa käyttää pallosymmetrisyyttä ja Killingin vektoreihin liittyviä liikevakioita hyväksi. Näiden avulla liikeyhtälöksi tulee:
(dr/dl)^2 + (1 - 2GM/r)(L^2/r^2 + e) = E^2, missä E ja L ovat liikevakioita sekä e parametri, joka massallisille on 1 ja massattomille 0. Derivaatta tuossa on radan affiiniparametrin suhteen, joka massallisille tyypillisesti on ominaisaika (massattomille ominaisaika on nolla, joten sitä ei voi käyttää radan parametrisoimiseen).

Kuten liikeyhtälön muodosta huomaa, tulee efektiiviseen potentiaalin termi, joka on kääntäen verrannollinen etäisyyden kuutioon ja koska merkkikin on vielä negatiivinen, meneekin potentiaali origossa negatiiviseen äärettömyyteen, kun Newtonilaisessa mallissa potentiaali menee positiiviseen äärettömyyteen. Tässä on suhteellisuusteorian "maagiset" erot Newtonin fysiikkaan.

Vierailija
bosoni
Muilta osin näköjään onkin jo vastattu, mutta yhden seikan tuohon voi lisätä. Siinä mielessä musta aukko saattaisi olla vaarallinenkin, että jos sinne sattuisi syöksymään ainetta, niin siitä syntyisi voimakasta gamma ja röntgensäteilyä ympäristöön.

Toisaalta ei kai tässä ajateltu asiaa esimerkiksi elämän kannalta, koska musta aukko ei muutenkaan ole tähteen verrattuna ihanteellinen elämän ylläpitäjä.

Ja näin syntyvä gamma ja röntgensäteily on sitä energiaa eli tilaa, joka avautuu siitä kappaleesta, joka avautuu ainoastaan poispäin mustasta aukosta.

Ja näin se on myös sitä energiaa, jolla kappale liikkuu huimalla vauhdilla kohti mustaa aukkoa.

Tuo voimakas säteily itse avautuu mustaan aukkoon päin, koska liikkeelle lähtiessään säteilyn hiukkasten etuosa pakkautuu tiheämpään kuin liikerataan nähden takaosa.

Tapahtumahorisontin sisällä kappaleesta avautuva tila jää sille aluelle, jossa se on irronnut kappaleesta ja näin kappaleen atomien ympäriltä kerros kerrokselta irtoaa tilaa eli energiaa kunnes atomien ytimet löytävät oman alueensa mustan aukon keskustasta.

;):)

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat