10 fakta om sorte huller, som alle bør vide

Sorte huller er måske den mest mystiske.universets objekter. Medmindre selvfølgelig et eller andet sted i dybden ikke er skjult, er det usandsynligt, at vi ikke kender det og ikke kan vide det. Sorte huller er kolossal masse og tæthed, komprimeret til et punkt med en lille radius. De fysiske egenskaber ved disse objekter er så mærkelige, at de tvinger de mest sofistikerede fysikere og astrofysikere til at pusle over. Sabina Hossfender, en teoretisk fysiker, lavede et udvalg af ti fakta om sorte huller, som alle burde vide.

Hvad er et sort hul?

Den definerende egenskab af et sort hul er detshorisont. Dette er grænsen, overvinde hvilket intet, ikke engang lys, kan vende tilbage. Hvis et adskilt område bliver adskilt for evigt, taler vi om en "hændelseshorisont". Hvis det kun er midlertidigt adskilt, taler vi om en "synlig horisont". Men dette "midlertidigt" kan også betyde, at området vil blive adskilt meget længere end universets nuværende alder. Hvis horisonten af ​​et sort hul er midlertidigt, men lang levetid, forskellen mellem den første og den anden blur.

Hvor store er sorte huller?

Du kan forestille dig horisonten af ​​et sort hul som en kugleog dens diameter vil være direkte proportional med massen af ​​det sorte hul. Derfor falder jo mere masse i et sort hul, jo større bliver det sorte hul. Sammenlignet med stavegenstande er sorte huller imidlertid små, fordi massen komprimeres til meget små volumener under påvirkning af uimodståeligt tyngdekraftstryk. Det sorte huls massestråle fra planet Jorden er f.eks. Kun få millimeter. Dette er 10.000.000.000 gange mindre end Jordens nuværende radius.

Den sorte hulradius kaldes Schwarzschildradiusen til ære for Karl Schwarzschild, der først afledte sorte huller som en løsning for Einsteins generelle relativitetsteori.

Hvad sker der i horisonten?

Når du krydser horisonten, intet omkring digintet særligt sker. Alt på grund af princippet om ækvivalens af Einstein, hvoraf det følger, at det ikke er muligt at finde forskellen mellem accelerationen i det flade rum og gravitationsfeltet, der skaber krumning i rummet. Ikke desto mindre vil en observatør langt væk fra et sort hul, der ser på en anden, der falder ind i det, bemærke, at en person vil bevæge sig langsomt og nærmer sig horisonten. Som om tiden nær arrangementshorisonten bevæger sig langsommere end langt fra horisonten. Imidlertid vil noget tid passere, og observatøren, der falder ind i hullet, vil krydse arrangementshorisonten og vil være inde i Schwarzschild-radiusen.

Hvad du oplever i horisonten afhænger afgravitationsfeltets tidevandsstyrker. Tidevandsstyrker i horisonten er omvendt proportional med kvadratet af massen af ​​det sorte hul. Det betyder, at jo større og mere massivt det sorte hul er, desto mindre strøm. Og hvis kun det sorte hul er massivt nok, kan du overvinde horisonten, før du bemærker, at der sker noget. Effekten af ​​disse tidevandsstyrker vil strække dig: Det tekniske udtryk, som fysikere bruger til at gøre dette kaldes "spaghettificering".

I de tidlige dage af den generelle relativitetsteori blev det antaget, at der var en singularitet i horisonten, men det var ikke tilfældet.

Hvad er der i et sort hul?

</ p>

Ingen ved sikkert, men absolut ikke en bogRegiment. Den generelle relativitetsteori forudsiger, at der er en singularitet i et sort hul, et sted hvor tidevandsstyrker bliver uendeligt store, og så snart du overvinder begivenhedshorisonten, kan du ikke længere gå overalt undtagen i singularitet. Derfor er det bedre ikke at bruge GR på disse steder - det virker simpelthen ikke. For at sige, hvad der sker inde i et sort hul, har vi brug for en teori om kvantegravitation. Det er almindeligt anerkendt, at denne teori vil erstatte singulariteten med noget andet.

Hvordan dannes der sorte huller?

Vi ved i øjeblikket om fire forskelligemåder at danne sorte huller på. Vi forstår bedst det stjernale sammenbrud. En tilstrækkelig stor stjerne danner et sort hul efter at dets nuklearsyntese ophører, fordi alt hvad der allerede kunne syntetiseres, blev syntetiseret. Når trykket, der opstår ved syntese, ophører, begynder stoffet at falde til sit eget tyngdepunkt og bliver tættere. I sidste ende er det så komprimeret, at intet kan overvinde gravitationseffekten på stjernens overflade: sådan er et sort hul født. Disse sorte huller kaldes "sorte huller i solmassen" og er mest almindelige.

Den næste almindelige type af sorte hullerer "supermassive sorte huller", som kan findes i centrene i mange galakser, og som har masser omkring en milliard gange større end sorte huller i solmasse. Det er endnu ikke kendt, hvordan de dannes. Det antages, at når de begyndte som sorte huller af solmasse, som i tætbefolket galaktiske centre absorberede mange andre stjerner og voksede. Ikke desto mindre synes de at absorbere materiale hurtigere end denne enkle idé antyder, og hvordan de gør det, er det stadig genstand for forskning.

Flere kontroversielle ideer er primære sorte huller,som kunne dannes af næsten enhver masse i store densitetsudsving i det tidlige univers. Selv om det er muligt, er det ret svært at finde en model, der producerer dem uden at skabe en stor mængde af dem.

Endelig er der en meget spekulativ ide atPå Large Hadron Collider kan små sorte huller med masser tæt på Higgs bosonmassen dannes. Dette virker kun, hvis vores univers har ekstra dimensioner. Mens der ikke var nogen beviser til fordel for denne teori.

Hvordan ved vi, at der findes sorte huller?

Vi har mange observatoriske beviser.eksistensen af ​​kompakte objekter med store masser, der ikke udsender lys. Disse objekter pålægger sig gravitationsattraktion, for eksempel på grund af bevægelse af andre stjerner eller gasskyde omkring dem. De skaber også gravitationslinser. Vi ved, at disse genstande ikke har en solid overflade. Dette følger af observationer, fordi et stof, der falder på et objekt med en overflade, skal udlede flere partikler, end et stof falder gennem en horisont.

Hvorfor sagde Hawking sidste år, at der ikke findes sorte huller?

Han mente, at sorte huller ikke har en evig horisont af begivenheder, men kun en midlertidig tilsyneladende horisont (se punkt et). I strengt forstand betragtes kun begivenhedshorisonten som et sort hul.

Hvordan udsender sorte huller stråling?

Sorte huller udsender stråling på grund af kvantevirkninger. Det er vigtigt at bemærke, at disse er kvantemæssige virkninger af materie, og ikke kvantitetseffekter af tyngdekraften. Den dynamiske rumtid for et kollapsende sort hul ændrer selve definitionen af ​​en partikel. Som tidsforløbet, som er forvrænget ved siden af ​​et sort hul, er partikelsætet for afhængigt af observatøren. Især når en observatør, der falder i et sort hul, mener han, at han falder i et vakuum, mener observatøren langt fra det sorte hul, at dette ikke er et vakuum, men et rum fyldt med partikler. Det er strækningen af ​​rumtid, der forårsager denne effekt.

Først opdaget af Stephen Hawking,Den stråling, der udsendes af et sort hul, hedder Hawking-stråling. Denne stråling har en temperatur, der er omvendt proportional med massen af ​​det sorte hul: jo mindre er det sorte hul, jo højere er temperaturen. I de stellære og supermassive sorte huller, som vi ved, er temperaturen langt under mikrobaggrundens baggrundstemperatur og er derfor ikke observeret.

Hvad er informationsparadoxet?

Paradokset af informationsforløb skyldes strålingHawking. Denne stråling er rent termisk, det vil sige ved en tilfældighed, og af visse egenskaber har den kun temperatur. Strålingen selv indeholder ikke nogen information om, hvordan det sorte hul dannede. Men når et sort hul udsender stråling, mister den masse og kontrakter. Alt dette er helt uafhængigt af det stof, der er blevet en del af det sorte hul eller hvorfra det blev dannet. Det viser sig kun at vide, at den endelige tilstand af fordampning ikke kan siges, hvorfra der dannedes et sort hul. Denne proces er "irreversibel" - og snag er, at der ikke findes en sådan proces i kvantemekanik.

Det viser sig, at fordampningen af ​​et sort hul er uforeneligt medkvantteori, der er kendt for os, og med dette behov for at gøre noget. På en eller anden måde eliminerer uoverensstemmelser. De fleste fysikere mener, at løsningen er, at Hawking-stråling på en eller anden måde skal indeholde oplysninger.

Hvad tilbyder Hawking at løse informationsparadoxet af et sort hul?

Tanken er, at sorte huller skal haveen måde at gemme oplysninger på, som endnu ikke er blevet accepteret. Oplysninger lagres i horisonten af ​​et sort hul og kan forårsage lille forskydning af partikler i Hawking-stråling. I disse små forskydninger kan der være information om materiel, der er faldet ind i det. De nøjagtige detaljer i denne proces er ikke defineret i øjeblikket. Forskere venter på et mere detaljeret teknisk papir fra Stephen Hawking, Malcolm Perry og Andrew Strominger. De siger, at det vil se ud i slutningen af ​​september.

I øjeblikket er vi sikre på, at sorte hullereksisterer, vi ved, hvor de er, hvordan de dannes og hvad de vil være i slutningen. Men detaljerne om, hvor informationerne ankommer til dem, er stadig en af ​​de største mysterier i universet.