Svart hull

Hva er et svart hull:

Et svart hull er et romfenomen med svært høye proporsjoner (vanligvis større enn solen) og ekstremt kompakt masse, noe som resulterer i et tyngdefelt så sterkt at ingen partikkel eller stråling kan komme seg ut.

Med tanke på at enda lys suges, er svarte hull usynlige og deres eksistens er kun bevist av gravitasjonskonsekvensene observereable i omgivelsene, spesielt ved omkretsendringer i nær himmellegemer, som nå er tiltrukket av det svarte hullet.

I teorien vil bare noe som beveger seg med en hastighet større enn lysets hastighet kunne motstå gravitasjonsfeltet til et svart hull. Av denne grunn er det ikke mulig å vite hva som skjer med saken som suges.

Hvor stor er et svart hull?

Svarte hull finnes i forskjellige størrelser. Mindreårige kjent for vitenskapen kalles primordiale svarte hull og antas å være størrelsen på et atom, men med den totale massen av et fjell.

Mellomstore sorte hull (hvis masse er opptil 20 ganger solens totale masse) kalles stjernene . I denne kategorien har det minste svart hullet oppdaget 3, 8 ganger solens masse.

De største svarte hullene som er katalogisert kalles supermassive, ofte funnet i sentrum av galakser. Som et eksempel, i midten av Milky Way er Skytten A, et svart hull med en masse som tilsvarer 4 millioner ganger solens masse.

Hittil er det største kjente svarte hullet kalt S50014 + 81, hvis masse er 40 milliarder ganger solens masse.

Hvordan dannes sorte hull?

Svarte hull er dannet fra gravitasjonssammenheng av himmellegemer. Disse fenomenene oppstår når det indre trykket i en kropp (vanligvis stjerner) er utilstrekkelig til å opprettholde sin egen masse. Så når stjernens kjerne kollapser på grunn av tyngdekraften, eksploderer det himmelske legemet å frigjøre enorme mengder energi til en begivenhet kjent som en supernova .

Visuell representasjon av en supernova.

Under supernova, i en brøkdel av et sekund, blir hele massen av stjernen komprimert inn i kjernen mens den beveger seg til omtrent 1/4 av lysets hastighet (inkludert i dette øyeblikk er de tungste elementene i universet opprettet).

Da vil eksplosjonen gi opp til en nøytronstjerne, eller hvis stjernen er stor nok, vil resultatet bli dannelsen av et svart hull, hvis astronomiske mengde konsentrert masse skaper det nevnte gravitasjonsfeltet. I den må rømningshastigheten (hastighet som er nødvendig for at partikkelen eller strålingen skal motstå tiltrekningen) være minst større enn lysets hastighet.

Typer av svarte hull

Den tyske teoretiske fysikeren Albert Einstein formulerte et sett hypoteser relatert til gravitasjon som tjente som grunnlag for fremveksten av moderne fysikk. Dette settet av ideer ble kalt Theory of General Relativity, hvor forskeren gjorde flere innovative observasjoner om gravitasjonseffekter av svarte hull.

For Einstein er svarte hull "deformasjoner i romtid forårsaket av den enorme mengden av konsentrert materiale." Hans teorier fremmet en rask fremgang i området og tillot klassifisering av de forskjellige typer sorte hull:

Schwarzschild svart hull

De svarte hullene til Schwarzschild er de som ikke har elektrisk ladning, og har heller ikke vinkelimpuls, det vil si ikke rotere rundt sin akse.

Kerr Black Hole

Kerrs svarte hull har ingen elektrisk ladning, men de dreier seg rundt sin akse.

Reissner-Nordstrom Black Hole

Reissner-Nordstroms svarte hull har elektrisk ladning, men roterer ikke rundt sin akse.

Kerr-Newman Black Hole

Kerr-Newman sorte hull er elektrisk ladet og roterer rundt sin akse.

I teorien blir alle typer sorte hull til slutt Schwarzschild-svarte hull (statisk og ingen elektrisk ladning) når de mister nok energi og slutter å rotere. Dette fenomenet kalles Penrose-prosessen . I disse tilfellene er den eneste måten å skille et svart hull fra Schwarzschild fra en annen ved å måle sin masse.

Struktur av et svart hull

Svarte hull er usynlige siden deres tyngdefelt er uunngåelig selv for lys. Således har et svart hull utseendet på en mørk overflate hvorfra ingenting reflekteres, og det er ikke noe bevis på hva som skjer med elementene som suges inn i det. Men fra observasjon av effektene de forårsaker i omgivelsene, strukturerer vitenskapen de svarte hullene i hendelseshorisont, singularitet og ergosfære .

Hendelseshorisonten

Grensen til gravitasjonsfeltet i det svarte hullet som ingenting observeres, kalles hendelseshorisonten eller punktet uten retur .

Grafisk fremstilling av en hendelseshorisont, tilgjengelig av NASA, der en perfekt sfære blir observert fra hvor det ikke sendes noe lys.

Selv om det egentlig bare er gravitasjonskonsekvenser, betraktes hendelseshorisonten som en del av strukturen til et svart hull fordi det er begynnelsen på det observerbare området av fenomenet.

Det er kjent at dens form er perfekt sfærisk i statiske sorte hull og skrå i roterende sorte hull.

På grunn av tyngdekraftenes utvidelse av tid, påvirker innflytelsen av svart hullmasse på romtid tidshorisonten, selv utenfor rekkevidden, for å få følgende effekter:

Til en fjern observatør ville en klokke i nærheten av hendelseshorisonten bevege seg sakte enn en annen lenger unna. Således vil ethvert objekt som suges inn i det svarte hullet, se ut til det virker lammet i tide.
For en fjern observatør vil objektet som nærmer seg hendelseshorisonten påta seg en rødaktig nyanse, en konsekvens av det fysiske fenomenet kjent som redshift, da lysfrekvensen reduseres av gravitasjonsfeltet til det svarte hullet.
Fra objektets synspunkt ville tiden passere i en akselerert hastighet for hele universet, mens i seg selv vil tiden gå forbi normalt.

singularitet

Det sentrale punktet til et svart hull, hvor stjernens masse er blitt uendelig konsentrert kalles singularitet, hvorav lite er kjent om det. I teorien inneholder singulariteten den totale massen av stjernen som kollapset, lagt til massen av alle kroppene sugd av gravitasjonsfeltet, men har ikke noe volum eller overflate.

ergosphere

Ergosfæren er et område som omgår hendelseshorisonten i de roterende svarte hullene, der det er umulig for et himmellegeme å stå stille.

Likevel, ifølge Einsteins relativitet, har en roterende gjenstand en tendens til å dra romtid nær den. I et roterende svart hull er denne effekten så sterk at det ville være nødvendig for en himmellegeme å bevege seg i motsatt retning med en hastighet større enn lysets lys for å forbli stasjonær.

Det er viktig å ikke forveksle effektene av ergosfæren med effekten av hendelseshorisonten. Ergosfæren tiltrekker ikke gjenstander med gravitasjonsfeltet. Således vil alt som kommer i kontakt med det bare bli forskjøvet i romtiden, og vil kun bli tiltrukket dersom det skjærer hendelseshorisonten.

Stephen Hawking Theories on Black Holes

Stephen Hawking var en av de mest innflytelsesrike fysikere og kosmologer i det 20. og 21. århundre. Blant hans mange bidrag løst Hawking flere teoremer foreslått av Einstein som bidro til teorien om at universet begynte i en singularitet, og forsterket den såkalte Theory of Big Bang .

Hawking trodde også at svarte hull ikke er helt svarte, men avgir små mengder termisk stråling. Denne effekten var kjent i fysikk som Hawking Radiation . Denne teorien forutsier at de svarte hullene vil miste masse med den frigjorte strålingen, og i en ekstremt langsom prosess, ville redusere til de forsvinner.