Tråden om sorte hull og andre fasinerende fenomener, etc

[aspic]

Ja.. Folk likar vel ikkje å samanlikne "gammal" (merk klassisk) fysikk frå 1700 talet, med moderne frå 1900talet :>

[P1ndy]

Et svart hull er vel bare en stjerne som har kollapset, så er ikke den rund da?

Har lest litt om svarte hull, hendelseshorisont og slikt. Husker ikke tallene, men hvis solen hadde kollapset vile den blitt noen få kilometer stor tror jeg.

3 km (måtte bare si det)

[Reeve]

Er det så mye altså?

 

Hvis jorden hadde blitt til et svart hull, så hadde hendelseshorisonten bare blitt noen cm hvis jeg husker korrekt.

[P1ndy]

Jo, men dette var solen..

[Lampen]

vi ahr en bok på skolen om svart hull. der står det noe om hvite hull. ikke at jeg husker hva som stod. kan låne den og skrive ned her vis noen er interesserte

[Reeve]

Det står nok mest sannsynlig at en teori sier at det finnes såkalte hvite hull som spytter ut all materie og lys (eller EM-bølger over hele spekteret) som blir sugd inn av et annet svart hull.

 

Vi har hittil ikke funnet noen hvite hull.

[Mads-b]

Sola kan ikke bli et svart hull; den er for liten.

 

Kravet for at et svart hull skal dannes, er at det samler seg så mye masse på et sted at gravitasjonskreftene vil overgå alle andre krefter, også de elektromagnetiske kreftene mellom atomer og deres kjerner. Resultatet er at denne massen vil forsette komprimeringen til all massen er samlet i et teoretisk punkt. Det astronomene betegner som det faktiske hullet, er området rundt denne massen der kreftene er så sterke at de bøyer tid og rom, noe som avbøyer lyset og sender det i en spiral mot hullets sentrum. Awesome

 

Tenk det, lys, som er uten masse,må gi tapt for sorte hull, fordi de kan avbøye rommet, noe som resulterer i at en rett linje fra A til B forbi hullet i stedet blir en spiral innom hullets sentrum..

[Imsvale]

While general relativity describes a black hole as a region of empty space with a pointlike singularity at the center and an event horizon at the outer edge, the description changes when the effects of quantum mechanics are taken into account. Research on this subject indicates that, rather than holding captured matter forever, black holes may slowly leak a form of thermal energy called Hawking radiation.[7][8][9] However, the final, correct description of black holes, requiring a theory of quantum gravity, is unknown.

Når det gjelder sorte hull holder jeg en knapp på kvantemekanikk, for jeg ser ingen grunn til at ∞ skal kunne manifistere seg på noen som helst måte innad i vårt univers, annet enn rent teoretisk. Jeg tror uendelig hører hjemme i teori for å beskrive motsatsen til umuligheter, f.eks. uendelig energi for å akselerere masse>0 til c. Tilsvarende mener jeg også at masse uten utstrekning er umulig, fordi det forårsaker uendelig massetetthet. Men tiden får vise.

 

Hvorvidt solen kan bli et sort hull avhenger av om den kollapser til R <≈ 3 km. Solen vil visstnok kollapse til en hvit dverg, omtrent på størrelse med jorden, og balanseres av såkalt electron degeneracy pressure/fermi pressure. Kan noen forklare hva som skjer når denne kraften ikke lenger klarer å holde igjen, og objektet kollapser til et sort hull? I den ene situasjonen får ikke to fermioner lov til å okkupere samme kvantetilstand, men i den andre går det plutselig an? Hvorfor?

[Mads-b]

Jeg er også i tvil på at den faktiske massen i et svart hull er av null utstrekning.

 

Mine fem øre er følgende:

 

Alle vet at atomkjerner blir holdt sammen av en viss kraft av elektromagnetisk art. Denne kraften er usaklig kraftig i fh.t den kjente gravitasjonen. Grunnen til at masse slutter å komprimeres etter en stund, er fordi de respektive elektronene til atomene frastøter elektronene til andre atomer. Denne kraften er kanskje den sterkeste kjente kraften i verden. Simple.

 

Det som gjør at sola ikke kan bli et svart hull, er at gravitasjonen til solas samlede masse ikke klarer å komprimere seg tilstrekkelig til å overgå kraften mellom atomene. Det er logisk å si at styrken på solas gravitasjonsfelt (på overflaten) vil øke eksponensiellt etter hvert som sola krymper i henhold til gravitasjonsloven.

 

Min tanke var da at om sola hadde nok masse til å overgå de elektromagnetiske kreftene mellom atomer, ville atomene kollapse, og vi ville få en suppe av protoner og nøytroner pakket tett sammen, med elektroner i "sprekkene". Hva som skjer etter dette er meg uforståelig, men om denne komprimeringen skulle fortsatt, må vi begynne å tenke på enda sterkere krefter som holder essensen av et nukleon sammen. Trond: Er det her du stoppet? Eneste logiske slutning er at nukleoner og slikt også kan knuses til "pulver" og pakkes tettere sammen, evt. at de faktisk består av noe som kan samle seg i et punkt (energi?)

[Reeve]

Den sterke kjernekraften er jo mye sterkere enn elektromagnetismen.

 

Problemet er at den avtar med 1/r⁷.

[Mads-b]

Zeke: Det er vel denne ekstreme "avtagelsen" som tillater oss å tegne nukleoner som kuler, og ikke myke gassballer, amirite?

 

Så i prinsippet har vi to grenser tyngdekraften må overgå for absolutt kompresjon: elektromagnetisme og kjernekraft..?

 

Da har vi vel også to grader av svart hull, avhengig av om det er nok masse til å knekke begge barrierene? Bøkene mine forteller om en gravitasjon så sterk at ingen kjente fysiske krefter kan stoppe sammenpressingen. Det er trygt å anta at et "ekte" sort hull overkommer den sterke kjernekraften. Hva som skjer når et proton/kvarkene "sprekker", vet vel ingen?

[Imsvale]

Skal vi se ...

 

En ny stjerne har i begynnelsen en viss masse, og tettheten er sånn og sånn på grunn av alt det som foregår i stjernen. Fusjonsreaksjonene opprettholder et innvendig trykk utover som mer enn veier opp for gravitasjonskraften, sprer massen utover større volum og sørger for hydrostatisk ekvilibrium som det så fint heter. Når fusjonsbrenselet er brukt opp sitter man igjen med tyngre grunnstoffer enn hydrogen og helium, og siden det innvendige trykket nå er så godt som borte, kan endelig gravitasjonen få overtaket igjen. Siden det ikke lenger er noen umiddelbare krefter som holder atomene fra hverandre, kollapser stjernen inntil den sterke kjernekraften blir gjeldende. Hvis det da er nok masse, og siden gravitasjon er proporsjonal med masse, vil gravitasjonskraften bli så sterk at den trykker massen sammen tilstrekkelig for å skyve stjernen over grensen slik at V_esc > c. Det er i så fall første stadium av et sort hull. Eller egentlig helt i begynnelsen av skalaen for det som karakteriseres som et sort hull.

 

Jeg innbilte meg at det var noe annet som holdt atomene på avstand når stjernen er i full aktivitet – noe som ikke forsvinner med tiden – men det er jo i utgangspunktet ikke det. Den forholdsvis lave massetettheten opprettholdes jo av den voldsomme energien inne i stjernen, og siden krefter er underlagt lyshastigheten rekker ikke stjernen å kollapse før partiklene igjen dytter i hverandre. Men den rekker å kollapse bittelitt, og det er det som gjør at stjernen har akkurat det volumet den har. Dette forsvinner jo når stjernen går tom for fusjonsbrensel. Stopp meg hvis jeg tar feil her nå.

 

Dvs. at et sort hull ikke er en absolutt tilstand, men bare at massetettheten er så stor at V_esc > c (dvs. at ingenting med relativistisk masse kan unnslippe når det krysser hendelseshorisonten) – det visste vi jo – altså er det ingenting i veien for at massetettheten ikke kan fortsette å øke. Men for at et sort hull skal kunne kollapse til en singularitet, må alle frastøtende krefter på en eller annen måte opphøre, slik at tiltrekkende krefter blir enerådende.

[torbjørn marø]

Til sommeren, eller kanskje utpå høsten, skal forskerne på Cern lage sort hull her på jorden med sin nye Large Hadron Collider.

 

Man regner med at det sorte hullet man nå skal forsøke å skape vil ha en hendelseshorisånt (der hvor hullet er absolutt og ikke slipper ut lys) på rundt 10^-19 eller 0,0000000000000000001 meter, og vil leve omtrent 10^-26 (eller 0,00000000000000000000000001) sekunder. “Er det stort nok til å sluke noe som helst?”, spør forskning.no. “Det kan vel tenkes at det kan sluke noen elementærpartikler”, svarer en ekspert.

 

For mer detaljer, se sort hull slukte Jorden..

 

Dagen de skal starte den nye "knusemaskinen" har de kalt Red Button Day. Det låter ikke bra

Endret 24. april 2008 av tormaroe

[Mads-b]

Trond: Og det er vel ikke logisk? Endelig slutning er at de sorte hull ikke er singulariteter, men tilnærmet singulariteter. Det å kalle dem det blir en teoretisk avrunding. Forresten: Vesc > c betyr ikke at alt med relativistisk masse blir sugd inn, men at alt med relativistisk bev. mengde blir sugd inn. Viktig forskjell, da fotoner ikke her masse

 

Jeg personlig nekter å tro at den sterke kjernekraften skal opphøre bare fordi kreftene mot er overveldende. Ville vært som å si at man kan spasere gjennom masse bare man spaserer "hardt" nok. Da snakker jeg gjennom, og ikke at det du trykker mot går i oppløsning og føyer seg etter trykket.

 

Så kommer problemet: Det sies at alle fysikkens lover gjør seg ugyldige i en slik ekstrem som et sort hull. Vi snakker tross alt om et område som vrir på essensen av tid og rom. Er det i det hele tatt mulig å regne på krefter i et område der avstanden fra a til b er en krummet linje, og avstanden er ikke konstant selv om punktene står i ro? I tillegg kan vi ikke bruke konvensjonelle prinsipper om tid, fordi den ikke lenger likner på resten av universet! Relativitetsteorien sier at tiden står stille i hendelseshorisonten. Litt vrient å regne på krefter når tiden står stille, amirite? Kanskje kompresjonen stopper i hullet når hendelseshorisonten er formet, siden tiden står stille (relativt til oss)?

Endret 24. april 2008 av Mads-b

[torbjørn marø]

Så kommer problemet: Det sies at alle fysikkens lover gjør seg ugyldige i en slik ekstrem som et sort hull...

Problemet er at fysikken har kommet i bakevja. Det har ikke kommet noe stort gjennombrudd i det fagfeltet siden 70-tallet, og vi må tilbake til søttenhundretallet for å finne en periode med tilsvarende lite utvikling.

 

Hovedproblemet er at man ikke har kommet noe nærmere i å forene Einsteins relativitetsteori med kvantefysikken. Strengteorien(e) som lovet gull og grønne skoger har ikke levert. Lee Smolin sier følgende om strengteoriens problem:

• Strengteoriens føste problemet er at den ikke beskriver verden.
  
• Det andre problemet er at ingen vil innrømme det.
  
• Det tredje problemet er at strengteoretikerne likevel regjerer fysikkens verden.
  

[Reeve]

Det er vel ingen som sier krefter opphører å virke inni svarte hull. Det eneste man sier er at det ikke lenger er noen krefter som kan stå imot gravitasjonskreftene, og det gjør at massen i teorien vil kollapse inn til et uendelig lite punkt.

 

Dette er man uansett ikke sikker på, fordi for å regne og simulere hva som skjer innenfor hendelseshorisonten til et svart hull, så må man forene klassisk fysikk og kvantefysikk og få en kvantegravitasjonsteori. Det har jo ingen enda klart, selv om man mener man nærmer seg med strengteoriene eller M-teorien (som består av flere strengteorier).

 

Det står imidlertid i min fysikkbok at i følge kvanteteoretiske beregninger, så vil kollapsen opphøre når massetettheten har nådd ca. 5.2 * 10⁹⁶ kg/m³. Hvordan de har kommet frem til dette er jeg veldig interresert i å finne ut, ettersom det ikke står noe mer om det i boken min.

 

Jeg vil si at i følge dagens modeller og det vi vet, så vil sammentrekningen gjøre at massen blir konsentrert til et uendelig lite punkt, men at det i realiteten ikke er slik. Det er bare slik det er i følge våres modeller, men de må man kanskje gjøre en del forandringer på når vi klarer å lage en kvantegravitasjonsteori.

 

 

Men det er uansett mye som jeg ikke skjønner når det kommer til svarte hull. Siden V_esc er større enn C, så skal jo ingenting kunne slippe ut. Allikevel sender svarte hull ut Hawking-stråling. Hvordan er det mulig?

 

Siden tiden i teorien skal stå helt stille på hendelseshorisonten, hvordan kan da materie bevege seg osv.?

 

Og igjen, siden gravitasjonskreftene minker jo lengre vekk man kommer fra massen, så øker dem jo nærmere man kommer massen. Siden hendelseshorisonten er der V_esc, så vil jo V_esc være høyere enn c når man kommer innenfor hendelseshorisonten? Siden tiden skal stå tille når V_esc = c, burde den ikke da gå baklengs når V_esc > c ?

[Imsvale]

Det er vel ingen som sier krefter opphører å virke inni svarte hull. Det eneste man sier er at det ikke lenger er noen krefter som kan stå imot gravitasjonskreftene, og det gjør at massen i teorien vil kollapse inn til et uendelig lite punkt.

 

Dette er man uansett ikke sikker på, fordi for å regne og simulere hva som skjer innenfor hendelseshorisonten til et svart hull, så må man forene klassisk fysikk og kvantefysikk og få en kvantegravitasjonsteori. Det har jo ingen enda klart, selv om man mener man nærmer seg med strengteoriene eller M-teorien (som består av flere strengteorier).

 

Det står imidlertid i min fysikkbok at i følge kvanteteoretiske beregninger, så vil kollapsen opphøre når massetettheten har nådd ca. 5.2 * 10⁹⁶ kg/m³. Hvordan de har kommet frem til dette er jeg veldig interresert i å finne ut, ettersom det ikke står noe mer om det i boken min.

Det er vel ekvilibrium mellom det som er av frastøtende krefter (som blir større jo nærmere to partikler er) og den enorme gravitasjonskraften, slik at det trengs eksponentielle økninger av gravitasjonskraften for å komme enda nærmere. Når ytterligere nødvendig gravitasjonskraft går mot uendelig har vel massetettheten slått seg i ro på ρ ≈ 5,2∙10⁹⁶ kg/m³. Gitt at frastøtende krefter øker raskere enn gravitasjonskraften når man kommer nærme nok da. Hvis ikke vil jo det sorte hullet virkelig bli uendelig lite i utstrekning (hvis det ikke allerede er det ...) etter som det sluker i seg mer masse. Det er vel det som er saken her da, gjetter jeg.

 

Jeg vil si at i følge dagens modeller og det vi vet, så vil sammentrekningen gjøre at massen blir konsentrert til et uendelig lite punkt, men at det i realiteten ikke er slik. Det er bare slik det er i følge våres modeller, men de må man kanskje gjøre en del forandringer på når vi klarer å lage en kvantegravitasjonsteori.

Ja, lurer litt på det jeg også.

 

Men det er uansett mye som jeg ikke skjønner når det kommer til svarte hull. Siden V_esc er større enn C, så skal jo ingenting kunne slippe ut. Allikevel sender svarte hull ut Hawking-stråling. Hvordan er det mulig?

Tachyoner? Aner ikke. Men Hawking-stråling er jo på ingen måte et etablert faktum. Spør du meg er alt dette manifesteringer av at kvantefysikken for tiden er et rot. De finner vel ut av det før eller siden, forhåpentligvis.

 

Siden tiden i teorien skal stå helt stille på hendelseshorisonten, hvordan kan da materie bevege seg osv.?

Fotoner beveger seg helt fint de, så at tiden står stille er tydeligvis ingen begrensning for en partikkels evne til å bevege seg i rommet. Men hva er det da en begrensning for?

 

Og igjen, siden gravitasjonskreftene minker jo lengre vekk man kommer fra massen, så øker dem jo nærmere man kommer massen. Siden hendelseshorisonten er der V_esc, så vil jo V_esc være høyere enn c når man kommer innenfor hendelseshorisonten? Siden tiden skal stå tille når V_esc = c, burde den ikke da gå baklengs når V_esc > c ?

Altså, V_esc måtte ha vært større enn c for å slippe unna, og siden det er umulig, er det umulig å slippe unna. Som en konsekvens går tiden baklengs for hypotetiske partikler som fremdeles kan slippe unna. Det er ikke dermed sagt at noen partikler har denne hastigheten; tvert i mot, det er dét som er poenget, at ingen partikler kan ha det. Derfor er et sort hull et sort hull. Poenget er at massetettheten => gravitasjonskraften ikke stopper når V_esc = c, men fortsetter å øke sånn at V_esc > c. Som om V_esc = c ikke er nok, liksom.

 

Hva er konsekvensen av relativistisk tid for en partikkel, egentlig? Er det en slags fartsgrense for en eller annen forandring som kan skje med partikkelen, og i så fall hvilken forandring?

[Reeve]

Det er vel ingen som sier krefter opphører å virke inni svarte hull. Men det er uansett mye som jeg ikke skjønner når det kommer til svarte hull. Siden V_esc er større enn C, så skal jo ingenting kunne slippe ut. Allikevel sender svarte hull ut Hawking-stråling. Hvordan er det mulig?

Tachyoner? Aner ikke. Men Hawking-stråling er jo på ingen måte et etablert faktum. Spør du meg er alt dette manifesteringer av at kvantefysikken for tiden er et rot. De finner vel ut av det før eller siden, forhåpentligvis.

 

Nei, jeg gikk litt fort der ja Du har helt rett, det er fortsatt bare en hypotese som ikke er blitt påvist enda.

 

Siden tiden i teorien skal stå helt stille på hendelseshorisonten, hvordan kan da materie bevege seg osv.?

Fotoner beveger seg helt fint de, så at tiden står stille er tydeligvis ingen begrensning for en partikkels evne til å bevege seg i rommet. Men hva er det da en begrensning for?

 

Tid er jo definert som mellomrommet mellom to hendelser eller noe lignende (dårlig formulering), så selv om ting kan bevege seg selv om de står stille (som fotoner), så kan de nok ikke aksellerere eller bli påvirket av andre krefter vil jeg tro. Fotoner blir jo ikke påvirket av noen krefter så vidt jeg vet (bortsett fra gravitasjonskrefter, men det er indirekte siden det er rommet som blir påvirket og ikke selve fotonet). Men når jeg kommer med den påstanden kan jeg igjen ikke forklare hvordan lyset reagerer (hvis dette kan kalles en reaksjon, er vel mer en interaksjon) med elektroner (når et foton treffer et elektron gir elektronet ekstra energi så det hopper opp i et høyere energinivå)

 

Nei, det blir vel kanskje litt for mye filosofering

Endret 24. april 2008 av _Zeke

[Mads-b]

Bare en ting til: At i tillegg til gravitasjonsfelt der Vesc<C, finnes enda et eksempel på tilstand der tiden står stille: ting som beveger seg på en fart c.

 

Ting som beveger seg med lysets hastighet vil (sett fra utenforståendes synspunkt) stå stille tidsmessig. De aller fleste fotoner (kun de som reiser gjennom vakuum) har en levetid på 0s. Tiden som går fra fotonets synspunkt fra de dannes til de forsvinner, er 0, siden de beveger seg med lysets hastighet! Dette betyr at distanser kan tilbakelegges på null tid. Ergo kan det være bevegelse i det svarte hullet.

 

Uansett, hawking-strålingen som lekker ut av svarte hull må være en type stråling som faktisk ikke er relativistisk. Med dette er den altså ikke elektromagnetisk.. Cerenkov-stråling?

[Imsvale]

Men Hawking-stråling og Cerenkov-stråling er begge elektromagnetisk. Det er noe som gjør at noe klarer å sprette utenfor hendelseshorisonten. Da er det snakk om virtuelle partikler, og da melder jeg meg ut for øyeblikket.