KESKUSTELU

Youtube yliopistossa opiskellessani heräsi kysymys mieleeni. Nykytieteen silmin, jos Big Bang on paikkansa pitävä teoria, räjähtääkö materia nykyisen kaltaiseksi "universumiksi" vasta kun nykyisen massan verran energiaa laitetaan yhteen vai riittääkö pienempi massa esim. supermassiivinen musta-aukko.

Tästä tulee pari jatkokysymystä. Jotta Big Bang olisi mahdollinen, pitäisi materian kumuloitua tähän painovoiman vakuumiin tietyssä ajassa, koska tämä energiakönttä tuskin on yhtäkkiä "päättänyt" räjähtää" tai toinen vaihtoehto on että kaikki materia on syntynyt lähes hetkessä.

Ilmeisesti mustien aukkojen räjähdyksiä ei ainakaan toistaiseksi tiedetä olevan. Mikä voima saa mustan aukon lopulta räjähtämään? Supermassiiviset mustat aukot ovat käsittääkseni kuitenkin halkaisijaltaan aurinkoakin isompia joten materia ei taida tästä pienempään tilaan enää kyetä. Jos lisäämme materiaa mustaan aukkoon riittävästi sen läpimitta kasvaa ja painovoima jakautuu yhdestä pisteestä useammalle alueelle. Miten Big Bangin aikaan sanotaan energian kuitenkin olleen yhdessä ainoassa pisteessä?

Se mustan aukon massa on kaikki yhdessä pisteessä, jota sanotaan singulariteetiksi. Tapahtumahorisontti on mustan aukon pinta vain täältä ulkoa päin katsottuna. Esimerkiksi linnunradan keskustassa olevan mustan aukon tapahtumahorisontti on jokseenkin yhtä kaukana kuin uranus on auringosta. Jos sinne tapahtumahorisonttiin pystyisi matkaamaan ja katsomaan mitä tapahtuu, niin tapahtumahorisontin ylitystä ei edes huomaisi, sisältä päin katsottuna mitään rajapintaa ei ole.

Jos sitä tapahtumahorisonttia kuitenkin pitää mustan aukon kokona, niin supermassiiviset mustat aukot eivät ole kovinkaan tiheitä, paljon tiheämpää tavaraa löytyy mustien aukkojen ulkopuoleltakin. Pienemmät aukot ovat toki tiheämpää tavaraa.

Anteeksi junttiuteni aiheesta. Tämä ei käynyt täysin ilmi Youtube yliopistossa. Eli tosiaan singulariteetista puhutaan ja aine on tällöin yhdessä pisteessä. Materiastahan 99,999...% on tosiaan ilmaa, mutta muuttaako materian pienimmätkin partiikkelit muotoaan jonkinlaiseksi muodottamaksi keskittymäksi? Eli musta aukko on energiakeskittymä, singulariteetti, jolla ei ole mitattavaa halkaisijaa?

Se missä muodossa aine tai energia siellä singulariteetissa on, niin kellään ei ole hajuakaan. On ihan ok olla juntti näissä asioissa, kun oikeasti niistä tiedetäänkin melko vähän, ja se mitä tiedetään on aika outoa.

Käsittääkseni mustat aukot ovat ihan oikeita ja todellisia kappaleita jolloin niillä on myös ominaisuuksia meidän havaitsemassamme kolmessa ulottuvuudessa. Se singulariteetti seuraa vain siitä ettei suhteellisuusteoria taitu enää kvanttitasolle.



Kukaan ei tiedä koska kenelläkään ei ole gravitaation kvanttiteoriaa. Vahvan intuitioon perustuvan mutun perusteella uskaltaisin väittää mustien aukkojen olevan lähinnä kvarkki-gluoni -mössöä eikä juuri sen kummempaa, mutta se näkemys osaa olla perinpohjaisen vääräkin...



Hawkingin säteily.

" Mustan aukon viimeiset sekunnit ovat dramaattisia. Sen massan ja koon kutistuessa lämpötila ja höyrystymisnopeus kasvavat vähitellen. Kun musta aukko kutistuu suurehkon asteroidin massaiseksi, sen Hawking-lämpötila on huoneenlämpötilan luokkaa, ja se hehkuu himmeää infrapunavaloa. Kun musta aukko on menettänyt massastaan vielä 95 prosenttia, sen pinta on kuuma kuin auringolla...

...Mustan aukon viimeisen hetken räjähdys on miljardi kertaa Hiroshiman pommia voimakkaampi. Räjähdys tuottaa niin paljon energiaa - enimmäkseen gammasäteilynä - että se näkyy valovuosien päähän. Tähtitieteilijät ovat etsineet taivaalta tällaisia gammasädepurkauksia, mutta eivät ole onnistuneet löytämään todisteita mustien aukkojen räjähdyksistä. Voimme olla siis suhteellisen varmoja siitä, että nykymaailmassa on olemassa vain vähän (jos yhtään) pieniä mustia aukkoja.

Fred Adams & Greg Laughlin: Maailmankaikkeuden elämäkerta - Ikuisuuden fysiikkaa.

Se on vähän epätarkasti sanottu. Kosmologiassa ei tiedetä oliko universumin alkuhetkellä singulariteetti vai ei, ja nollahetken singulariteettia pidetäänkin teorioiden sovellusalueen ongelmana.

Nykyinen alkuräjähdysteoria pyrkii selittämään universumin kehityksen hetki alkuräjähdyksen jälkeen. Kysymys johon standardimallit eivät vastaa on alkuräjähdyksen ensi hetket nollasta Planckin aikaan 10^-43 sekuntia asti, vaan antavat vastaukseksi singulariteetin. Tätä pidetään osoituksena siitä, että on menty teorian sovellusalueen ulkopuolelle ja yritetään kysyä siltä asiaa johon se ei voi vastata. Toki jotkut kosmologit pohtivat kysymyksiä alkuhetkestä ja jopa sitä edeltävistäkin oloista: post1512053.html#p1512053

Muistanko väärin, jos muistelen lukeneeni jostain, että alkuräjähdyksen singulariteetti ei olekkaan mikään "singulariteetin neulankärki" vaan teorian (olikohan Hawking) mukaan alkuajan kärjestään "pyöristynyt" ajan alku? Olisi nimittäin aika outoa, jos luonnossa esiintyisi joku ilmiö jossa ei olisi epävarmuutta sen alku- eli nollakohdasta? Hyvä nähdä spin0:n kommentteja taas täällä.

Niin Hawkingin selitys käsittääkseni oli, että kun menemme ns. Planckin ajalle, niin vaikka luonnonlait jo olivat olemassa (ja syntyivät BB:ssä) olivat niitä kuvaavat parametrit ”utuisia” eivätkä siis sellaisia emergoituneita suureita, mitä me hetken 10^-43 sek jälkeen tunnemme. Eli myös aika tuolloin olisi ollut määrittelemätön ”tuhnu”, samoin kuin dimensiot ja syy/seuraus-suhteet. Singulariteettikin oli kuitenkin normaali kvanttisysteemi, eli sillä ei tarkkaa arvoa ollut tuolloinkaan. Ja koska se oli kvanttisysteemi, niin se alkoi fluktuoida. Ja loppu onkin sitten historiaa.