หลุมดำมวลมหาศาลสามารถก่อให้เกิดพลังงานจำนวนมากเพื่อให้ความกระจ่างเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้อย่างไรเมื่อแรงโน้มถ่วงมหาศาลป้องกันไม่ให้แสงหลบหนี


17

หากต้องการอ้างอิงบทความใหม่ของชาวเยอรมันบทความAstronomen beobachten erwachendes Schwarzes Loch :

Das Materie-Monster sitzt จาก Angaben zufolge im Herzen der 42 Millionen Lichtjahre เข้าร่วม Polarring-Galaxie NGC 660, Aktivität Innerhalb weniger Monate Hunderte Male zugenommen hatte

Erst wenn ตาย Massemonster groat Mengen Materie verschlucken, werden sie aktiv. Bei Dieem Prozess wird เพื่อให้ได้ Energie Frei, Dass ตาย Materie นรก aufleuchtet, bevor sie im Schwarzen Loch verschwindet และ ein Teil von ihr ในรูปแบบของ jets weit ins Weltall hinaus geschleudert wird

นี่แปลว่า:

จากข้อมูลพบว่าสสารสัตว์ประหลาดอยู่ในใจกลางของกาแลคซีวงแหวน NGC 660 ซึ่งอยู่ห่างออกไป 42 ล้านปีแสงซึ่งมีกิจกรรมเพิ่มขึ้นมากมายในเวลาเพียงไม่กี่เดือน

เฉพาะเมื่อสัตว์ประหลาดตัวน้อยกลืนกินวัตถุจำนวนมากพวกมันก็จะตื่นตัว กระบวนการนี้ปล่อยพลังงานออกมาอย่างมากเพื่อให้แสงสว่างกระจ่างก่อนที่มันจะหายไปภายในหลุมดำ ส่วนหนึ่งของสสารถูกแผ่ออกไปในจักรวาลในรูปของเจ็ตส์

ครูฟิสิกส์ของฉันบอกฉันหนึ่งครั้งว่าหลุมดำเป็นเพียงวัตถุขนาดเล็กและหนักมากซึ่งมีแรงโน้มถ่วงมากจนไม่มีสิ่งใดเลยแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีจากแรงโน้มถ่วงได้ คำอธิบายนี้ได้รับการสนับสนุนโดยSE.astronomy - หากไม่มีสิ่งใดเดินทางด้วยความเร็วแสงยกเว้นแสงหลุมดำจะดึงแสงเข้ามาในตัวเองได้อย่างไร คำถาม.

  • หากหลุมดำ "ธรรมดา" (ไม่ใช่มวลยวดยิ่ง) สามารถป้องกันแสงที่จะหลบหนีได้แล้วสสารที่ถูกดึงเข้าไปในหลุมดำจะสร้างพลังงาน / แสงที่ไม่สามารถหนีจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำได้อย่างไร

  • หลุมดำมวลมหาศาลสามารถดึงสสารได้ แต่ไม่ใช่โฟตอนแสงของพลังงานได้อย่างไร

  • นอกจากนี้: ทำไมส่วนหนึ่งของสสารที่ถูกดึงเข้าไปในหลุมดำที่เหวี่ยง (เช่นเร่ง ) เข้าสู่จักรวาล? ฉันเข้าใจว่าทำไมเรื่องนี้อาจจะถูกแบ่ง - การเร่งเพิ่มขึ้นเท่าที่ฉันรู้กำลังสองคือความแตกต่างในแง่ของการเร่งความเร็วจริงการพึ่งพาสถานที่อาจมีขนาดใหญ่มากจนไม่สามารถจับกลุ่มกันได้ แต่ฉันไม่เข้าใจว่าทำไมส่วนหนึ่งของสสารถึงถูกเร่งในทิศทางตรงกันข้ามแน่นอนเนื่องจากแรงที่ใหญ่กว่าเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำมวลมหาศาลจะต้องใช้ ดังนั้น: ทำไมส่วนหนึ่งของสสารถึงเร่งในทิศทางตรงกันข้าม (เช่นออกมาจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำ) มากกว่าส่วนอื่น ๆ


หมายเหตุ: การศึกษาวิชาฟิสิกส์ของฉันค่อนข้าง จำกัด ฉันรู้บ้างเล็กน้อยเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงของนิวตันและทฤษฎีการอนุรักษ์พลังงาน แต่นั่นคือทั้งหมดที่ฉันรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์

คำตอบ:


20

ค่อนข้างถูกต้องว่าหลุมดำมีมวลมากจนแสงไม่สามารถหนีออกจากบริเวณรอบ ๆ หลุมดำได้ ขอบของภูมิภาคนี้เรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ หากคุณข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์คุณจะไม่กลับมา สิ่งนั้นใช้ได้กับแสงและสสาร

รอบ ๆ หลุมดำอาจมีสสารโคจร เนื่องจากหลุมดำมีแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งความเร็วของสสารที่โคจรจะเร็วมาก ในความเป็นจริงมันจะใกล้เคียงกับความเร็วแสง ความเร็วสูงนี้ให้พลังงานมากมาย สสารจะก่อตัวเป็นแผ่นดิสก์ที่เรียกว่าดิสก์สะสมมวลรวมรอบ ๆ หลุมดำและการชนกันในแผ่นดิสก์นี้จะทำให้สสารเกิดความร้อนขึ้นเป็นล้าน ๆ องศา ที่อุณหภูมิเหล่านี้แผ่นดิสก์จะเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์

ในส่วนของแผ่นดิสก์ที่อยู่ใกล้กับหลุมดำมากที่สุดสสารจะตกลงมาจากแผ่นดิสก์ แต่ก่อนที่จะถึงหลุมดำนั้นจะได้รับพลังงานเพียงพอที่จะถูกขับออกมาด้วยความเร็วสูงมากใกล้กับความเร็วแสง มันพุ่งออกมาที่มุมขวาของแผ่นดิสก์ที่ขั้วของหลุมดำ นี่คือ "เจ็ตส์" การแผ่รังสีที่รุนแรงเกิดขึ้นตามไอพ่นเหล่านี้ Blazars เป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่อยู่ไกลออกไปพร้อมเจ็ตส์ที่ชี้มาที่เรา

ดังนั้นหลุมดำนั้นก็คือ "ดำ" แต่สสารที่โคจรรอบมันอาจจะสว่างมาก


1
@RobJeffries ปัญหา blazar / quasar นั้นไม่ผิดทั้งหมด แต่มันไม่แน่ชัด Quasars และ Blazars เชื่อกันว่าเป็น AGN (active galactic nuclei) ตามแบบจำลองแบบครบวงจร เพื่อให้ง่ายควาซาร์ก็คือ AGN ที่อยู่ห่างไกลพอที่จะไม่เห็นกาแลคซีที่เหลือในขณะที่ blazar นั้นเป็น AGN ที่หมุนรอบตัวในลักษณะที่เรากำลังมองดู "เจ็ทออน"
nataliaeire

12

แสงมาจากนอกขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดำ

สสารไม่สามารถตกลงไปในหลุมดำได้โดยไม่สูญเสียโมเมนตัมเชิงมุมเป็นส่วนใหญ่ (ไม่เช่นนั้นมันก็จะโคจรรอบหลุมดำต่อไป) นี่คือความสำเร็จโดยการถ่ายโอนโมเมนตัมเชิงมุมออกมาโดยความหนืด (และวิธีอื่น ๆ ) ในดิสก์สะสมรอบหลุมดำ

เมื่อสสารเข้าใกล้หลุมดำมากขึ้นก็จะสูญเสียพลังงานศักย์โน้มถ่วงและสิ่งนี้จะเข้าสู่ (i) ให้ความร้อนแก่ก๊าซและ (ii) การแผ่รังสีจากแก๊ส

ประมาณ 3 เท่าของรัศมี Schwarzschildของหลุมดำสสารจะพบกับวงโคจรทรงกลมที่มีความเสถียรสูงสุดซึ่งใกล้เคียงที่สุดที่ทุกสิ่งที่มีมวลสามารถสร้างวงโคจรที่เสถียรรอบ ๆ หลุมดำได้ มันมักจะสันนิษฐานว่าจากที่นั่นวัสดุดิ่งลงสู่หลุมดำและ "หายไป" จากจักรวาลของเรา - เพิ่มมวลของหลุมดำ

ดังนั้นรังสีทั้งหมดมาจากวัสดุที่โคจรรอบอย่างน้อย 3 เท่าของรัศมี Schwarzschild จากหลุมดำ ไม่มีปัญหาสำหรับแสงที่จะ "หลบหนี" จากตำแหน่งนี้แม้ว่ามันจะเป็นจุดเปลี่ยนสีแดงทั้งแรงโน้มถ่วงและเอฟเฟกต์ doppler ความสัมพันธ์ตามขวาง

ปัญหาเกี่ยวกับ "เจ็ตส์" ได้รับการครอบคลุมโดยคำถามอื่น: ทำไมหลุมดำจึงมีไอพ่นและดิสก์สะสมเสียง


1

วิธีคิดอีกอย่างคือการคิดว่าเพราะเหตุใดดาวเคราะห์หรือดาวเทียมที่โคจรอยู่กับพ่อแม่ของพวกเขาจึงไม่ตกลงไปในนั้น ในลักษณะที่คล้ายกันของสสารหมุนรอบหลุมดำ ในกระบวนการเนื่องจากพลังงานความเฉื่อยสูงพวกมันปล่อยพลังงานออกมาเมื่อไม่เห็นด้วยกับอนุภาคอื่น ดังนั้นพวกเขาจึงหลั่งมวลบางส่วนในรูปของแสง

เป็นสิ่งสำคัญที่เราตระหนักว่ามันเป็นพลังงานที่มีโมเมนตัมที่ถูกต้อง (ทั้งทิศทางและความเร็ว) ที่เตรียมอนุภาคเพื่อหนีเงื้อมมือของแรงโน้มถ่วง ดังนั้นหากอนุภาคของแสงมีพลังงานเพียงพอและมุ่งหน้าไปในทิศทางที่ถูกต้องมันจะหนีออกจากวงโคจรรอบนอกของมันเกินกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ซึ่งมักจะเป็นเจ็ตส์

แสงที่ปล่อยออกจากเครื่องบินไอพ่นดังกล่าวนั้นมีพลังงานอันมหาศาลและมักสังเกตได้ในสเปกตรัมของแกมม่า หากคุณมีความสนใจในวิธีการใช้ไอพ่นที่ปล่อยออกมาเหล่านี้เพื่อศึกษาหลุมดำหรือในฟิสิกส์ของอนุภาคพลังงานสูงโดยทั่วไปมองหาดาราศาสตร์รังสีแกมมาพลังงานสูงมาก มีคลาสทั้งหมดของวัตถุที่ปล่อยโฟตอนแกมม่า VHE และสิ่งน่าสนใจอื่น ๆ

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.