Sterrekunde

Is die snelheid van fotone wat uit swart gate kom, al gemeet?

Is die snelheid van fotone wat uit swart gate kom, al gemeet?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Is die snelheid van fotone wat uit swart gate kom, al gemeet? Ek is nie bewus van sulke metings nie.

Die rede vir die vraag is die volgende: As ruimte-tyd naby swart gate 'n paar ekstra dimensies het, dan kan fotone wat in hierdie hoër dimensionele ruimte-tyd geskep word, nie-nul-komponente van die golfvektor in hierdie ekstra dimensies hê. Op die aarde sien ons egter net ons 3 of 4 komponente van die golfvektor, sodat ons dalk net die projeksie van die oorspronklike golfvektor op ons (3,1) -dimensionele ruimtetyd kan sien. In hierdie geval kan die snelheid van die fotone minder wees as die standaard ligsnelheid.

Ek het 'n spesiale model van ons heelal in gedagte. Ek glo dat ons heelal die horison van 'n (4,2) -dimensionele ruimtetyd is. Op hierdie horison (wat ons heelal is) sien ons nie die ekstra dimensies nie, maar dit moet naby swart gate sigbaar wees. Dus, in hierdie model is swart gate die vensters in die ekstra afmetings.


Geen.

  1. Fotone kan nie afkomstig wees van die singulariteit van 'n swart gat of van buite die gebeurtenishorison nie.
  2. Alhoewel daar baie goeie kandidate vir swart gate bestaan, is dit beslis nie waargeneem nie.
  3. Ons het nog nooit Hawking-bestraling waargeneem nie: dit bly teoreties.
  4. Ons het bestraling van die aanwasskyf van waarskynlike swart gate waargeneem, maar die saak op hierdie skyf wentel in 'normale' ruimtetyd.
  5. Direkte meting van die snelheid van individuele fotone is redelik buite die kwessie. Ons kan die snelheid van die lig meet deur op een punt fotone te skep en dan te bepaal wanneer die fotone op 'n ander punt kom. U kan nie die verloop van 'n foton meet nie, want om dit te meet, moet u daarmee kommunikeer. As u daarmee omgaan, is dit nie meer dieselfde foton nie. Dit lei tot ...
  6. As ons praat van 'n foton wat van een punt na 'n ander beweeg, moet u onthou dat dit 'n kwantumproses is: die foton is in wisselwerking met materie en met homself. Fotone is nie klassieke deeltjies nie. Alles daaraan moet oorweeg word deur kwantum-elektrodinamika.
  7. Die flitse van pulsars kom uit 'n gebied van intense swaartekrag. Hulle versprei wel teen die snelheid van die lig: pulse wat vanaf verskillende plekke gemeet word, flits op effens verskillende tye as gevolg van ligte reistyd. Daar is niks spesiaals aan die ruimtetyd buite 'n swart gat nie, net 'n graadverskil in vergelyking met die rondom 'n neutronster. Swaartekrag is steeds redelik intens rondom 'n neutronster, $ g approx10 ^ {12} mathrm {ms ^ -2} $
  8. Swaartekragrooi verskuiwing van wit dwerge is bekend. Gravitasie rooi verskuiwing word voorspel deur relatiwiteit, wat 'n konstante ligspoed aanneem.
  9. Konstante spoed van die lig is redelik belangrik vir relatiwiteit. As 'n teorie dit verbreek, word baie ander fisika verbreek (uitsonderlike eise vereis buitengewone bewyse)

Kan 'n swart gat & quotstar & quot samesmelting begaan, sou die fotone in die ster versamel, sou die fotone afbreek tot iets anders?

Daar is baie om in hierdie vraag te oorweeg, en ek is nie seker dat die bestaan ​​van die mensdom ooit lank genoeg sal wees om die vraag te beantwoord nie. Dit is egter lekker om te bespiegel.

Ons weet dat materie uitmekaar geruk word deur die swaartekragte van 'n BH. Ons weet ook dat daar enorme hoeveelhede energie vrygestel word. Ons vermoed ook dat die wrywing van materiaal wat teen mekaar vryf 'n geweldige hoeveelheid hitte oplewer wat die aanwasskyf produseer wat sigbaar waarneembaar is. Persoonlik is ek nie seker of ons splitsingsreaksies bloot sien as atome uitmekaar geskeur word nie, of dat daar fusiereaksies is as gevolg van atome wat teen sulke ongelooflike snelhede inmekaarbots nie. Miskien kom albei gelyktydig op die aanwasskyf voor. Die feit dat ons dit visueel kan waarneem, beteken dat sommige fotone ontsnap. Dit is waarskynlik soortgelyk aan die gebruik van 'n swaartekrag van die planete om 'n ruimtetuig met 'n groter spoed en 'n ander baan te slinger.

Ons weet ook dat BH's enorme hoeveelhede gammastraling by hul pole uitstraal.

Op 'n kanttekening. *** Ek het dit gereeld nuuskierig gevind dat so baie die posisie inneem dat BH's nie lig uitstraal nie, maar dit is duidelik dat dit wel gebeur as ons die aanwasskyf en die poolstrale van 'n BH waarneem. ***

Ek het lankal vermoed dat BH's so massief kan wees dat fotone eintlik van so 'n groot snelheid af van 'n BH geslinger word dat dit vinniger as lig beweeg. As dit in werklikheid die geval was, sou die waarskynlikheid dat ons dit sou kon waarneem met behulp van die huidige wetenskaplike tegnologie, nul wees.

Die volgende vraag wat ek in ag moet neem, is presies hoeveel volume 'n BH eintlik besit. Hoeveel van wat ons nie kan sien nie, is eintlik die BH self en hoeveel is die spasie tussen dit en die aanwasskyf?

Miskien is die aanwasskyf en die poolstrale die gevolg van fotone wat vinniger as ligsnelheid uitstraal en word dit eers sigbaar sodra hulle vertraag genoeg om waargeneem te word. Wat hulle laat vertraag, is 'n ander vraag. Een moontlikheid is dat hulle met inkomende materie bots as dit in die BH val.

Ek weet nie wat die antwoord op u vraag is nie, en ek vermoed niemand weet dit nie.

. maar dit was lekker om daaroor na te dink.

Dankie vir die oefensessie.

Slegs as die streek rondom 'n BH as deel van 'n BH beskou word, maar dit verwarring skep, IMO. Niks kan 'n BH van binne ontsnap nie. [Hawking-straling vind blykbaar plaas, maar slegs op die oppervlak.]

Hi-polêre strome, hoë energie-uitstraling, ensovoorts, is die gevolg van materie wat wild word as dit die monster wat ons swart gate noem, teëkom.


. Daar is 'n eenvoudige vergelyking wat u maklik genoeg moet vind, maar ek is op my foon, anders soek ek dit vir u.

Helio, u stel met sekerheid dat niks 'n BH van binne kan ontsnap nie, maar erken dan dat Hawking-straling op die oppervlak waargeneem kan word. In die stelling word aanvaar dat die Hawking-bestraling op die een of ander manier slegs op die oppervlak plaasvind. Dit ignoreer heeltemal die moontlikheid dat 'n BH die straling kan uitwerp en dan op die oppervlak waarneembaar is. Ek verstaan ​​dat die tradisionele standpunt is dat niks aan 'n BH kan ontsnap nie, maar soos ek daarop gewys het, kan ons die aanwasskyf sigbaar sien en kan ons sien hoe gammastraling aan sy pole uitgestoot word. Dit is slegs teoretiese bewerings dat & quotmatter going wild & quot as gevolg van die nabyheid van die saak aan 'n BH dat die moontlikheid dat 'n BH die saak uitwerp so algemeen verwerp word.

Die fout wat die wetenskaplike gemeenskap deur die geskiedenis heen herhaaldelik begaan het, is om aan te neem dat sonder konkrete bewyse dat die & quotcurrent & quot teorie nie uitgedaag moet word nie. Ons begrip van BH's is in 'n embrioniese stadium en elkeen wat anders sê, sal dieselfde fout maak as wat ander in die verlede gemaak het.

Ek ken ook die formule om die volume van 'n BH te meet. Weereens word die aanname gemaak met die formule self. Dit meet die afstand van die singulariteit tot die gebeurtenishorison, maar dit neem die ligging van die enkelheid aan en die ruimte tussen dit en die gebeurtenishorison. In onlangse jare het wetenskaplikes die vorige beramings oor die grootte van sommige BH's heroorweeg. Space.com het een van die BH, Cygnus X-1, in Februarie vanjaar behandel en as gevolg van hul herevaluasie besluit dat die BH eintlik 50% groter is as wat voorheen gedink is. Hierdie feit alleen bevraagteken die formule wat gebruik word om die volume te bepaal.

Kan 'n BH wat ruimte en tyd verdraai voldoende meet word aan 'n formule wat slegs werk as ruimte en tyd nie skeefgetrek word nie?

Katastrofe

Nader asteroïde? Is dit DIE een?

& quotand hoewel 'n heelal teoreties so klein kan wees dat dit op 'n speldkop kan pas & quot

Kwytskelding. Is dit die heelal?

Tiape

Ek het geen ervaring of 'n idee wat die oorsake in 'n swart gat uitdruk nie. Daar is egter 'n perspektief van Josh, wat ook beweer dat hy nie veel weet nie.

& quot Ek gaan nie aanspraak maak op werklike kennis oor die onderwerp nie, of die meeste van wat ek aanvoer nie, dus kan u my regstel vir enige uiters ongemaklike of onmoontlike aspekte, maar hier gaan dit.
'N Swart gat lyk vir my asof dit net die toonbeeld van niks is nie. Daar is iets, dan algemene ruimte, en dan 'n swart gat. Dit lyk vir my dat iets tot niks relatief moontlik is, want op 'n stadium het niks iets geword nie, maar ek voel dat die heelal nie so 'n fout sou toelaat nie, aangesien die heelal in sy ontwerp heeltemal perfek lyk.
Een teorie waaroor ek gestruikel het, is 'n teorie dat alle atome 'n negatiewe en positiewe vorm het waarop hulle kan wissel. So 'n saak en 'n saak teen die aangeleenthede, maar alle atome ervaar dit en dat ons positief leef.
Hierdie soort is in wisselwerking met die idee van 'n swart gat, 'n massiewe ontploffing van iets wat energie skep vir kragte daarbuite
getalle waarvoor ons woorde het (googlplex's), vir 'n lang periode gebruik ons ​​skaars die getal (miljarde). En dit ontplof uiteindelik, en in die nasleep van sulke energie word 'n swart gat gevorm (as dit nog is wat mense glo). Dus gaan 'n redelike massa positiewe energie uit 'n punt in die heelal, en in hierdie stadium suig dit massa, alles, 'n perfekte onontkombare swaartekragput.
Kan dit wees dat nadat soveel positiewe energie uit een punt uitstraal, dit ontplof, dan al die positiewe energie wat daarin kom, suig, om die belaglike hoeveelheid negatiewe energie wat dan in die nasleep van so iets sou wees, weer in balans te bring? ?
Ek kan my dit soort van voorstel, meer soos 'n ontploffing onder water (regtig 'n inploffing). Eers ontplof dit, en dan word alles ingesuig totdat dit op sy natuurlike punt is. Behalwe dat dit op 'n massiewe manier is (baie groter as enige bom wat ons ooit sou kon maak of voorstel), maar tog so klein skaal (vul homself in tot 'n sub-atoomvlak, indien nie tot 'n elektronvlak nie), neem dit ongelooflik lank om te gaan terug na normaal.
En selfs dan is dit nie van belang om te sê dat al hierdie energie wat ingeneem word, nie na 'n ander ruimte of selfs tyd gedraai word nie.
Dus, as 'n opsomming, neem ek aan dat wat ek tot die gevolgtrekking kom dat swart gate 'n enorme sfeer van negatief is. En aangesien alle dinge neutraal wil wees, suig dit soveel moontlik positief (die werklikheid waarin ons leef) in, prakties, onbepaald, alle positiewe aangeleenthede wat daar naby kom om sonder foute ingesuig te word, geen moontlike ontsnapping nie. Om te weet of dit massa het, weet ek regtig nie, maar volgens wat ek kan sien, het dit 'n eindige massa. Maar die tyd wat nodig is om 'n neutrale punt te bereik, is absoluut belaglik, aangesien dit al die ruimte foutloos moet vul, tot die absolute met die bietjie energie wat dit binnegaan uit lig, of klein fragmente van atome. .
Maar weereens het ek geen werklike kennis oor die onderwerp nie, dit is net my opgeleide raaiskoot oor wat ek oor 'n rukkie gelees en geleer het.

Ek voel dat alles probeer om 'n punt van stabiliteit te bereik, maar op grond van sy bestaan ​​kan dit nie. Die reis gaan voort.

XXXXXUSERXXXXX

& quot Ek stem persoonlik saam dat dinge vinniger as ligspoed in ons heelal kan plaasvind, en waarskynlik ook. & quot

Hulle doen. Maar nie material dinge.

Kyk na die maan en dan na die verste sterrestelsel. Jou gedagte het miskien miljarde ligjare in 'n breukdeel van 'n sekonde afgelê. Maar jou voete is nog steeds vas hier.

XXXXXUSERXXXXX

Ek het geen ervaring of 'n idee wat die oorsake in 'n swart gat uitdruk nie. Daar is egter 'n perspektief van Josh, wat ook beweer dat hy nie veel weet nie.

& quot Ek gaan nie aanspraak maak op werklike kennis oor die onderwerp nie, of die meeste van wat ek aanvoer nie, dus kan u my regstel vir enige uiters ongemaklike of onmoontlike aspekte, maar hier gaan dit.
'N Swart gat lyk vir my asof dit net die toonbeeld van niks is nie. Daar is iets, dan algemene ruimte, en dan 'n swart gat. Dit lyk vir my dat iets tot niks relatief moontlik is, want op 'n stadium het niks iets geword nie, maar ek voel dat die heelal nie so 'n fout sou toelaat nie, aangesien die heelal in sy ontwerp heeltemal perfek lyk.
Een teorie waaroor ek gestruikel het, is 'n teorie dat alle atome 'n negatiewe en positiewe vorm het waarop hulle kan wissel. So 'n saak en 'n saak teen die aangeleenthede, maar alle atome ervaar dit en dat ons positief leef.
Hierdie soort wisselwerking met die idee van 'n swart gat, 'n massiewe ontploffing van iets wat energie tot kragte daarbuite geskep het
getalle waarvoor ons woorde het (googlplex's), vir 'n lang tyd gebruik ons ​​die nommer skaars (miljarde). En dit ontplof uiteindelik, en in die nasleep van sulke energie word 'n swart gat gevorm (as dit nog is wat mense glo). Dus gaan 'n redelike massa positiewe energie uit 'n punt in die heelal, en in hierdie stadium suig dit massa, alles, 'n perfekte onontkombare swaartekragput.
Kan dit wees dat nadat soveel positiewe energie uit een punt uitstraal, dit ontplof, dan al die positiewe energie wat daarin kom, suig, om die belaglike hoeveelheid negatiewe energie wat dan in die nasleep van so iets sou wees, weer in balans te bring? ?
Ek kan my dit soort van voorstel, meer soos 'n ontploffing onder water (regtig 'n inploffing). Eers ontplof dit, en dan word alles ingesuig totdat dit op sy natuurlike punt is. Behalwe dat dit op 'n massiewe manier is (baie groter as enige bom wat ons ooit sou kon maak of voorstel), maar tog so klein skaal (vul hom tot 'n sub-atoomvlak, indien nie tot 'n elektronvlak nie), neem dit ongelooflik lank om te gaan terug na normaal.
En selfs dan is dit nie van belang om te sê dat al hierdie energie wat ingeneem word, nie na 'n ander ruimte of selfs tyd gedraai word nie.
Dus, as 'n opsomming, neem ek aan dat wat ek tot die gevolgtrekking kom dat swart gate 'n enorme sfeer van negatief is. En aangesien alle dinge neutraal wil wees, suig dit soveel moontlik positief (die werklikheid waarin ons leef) in, prakties, onbepaald, alle positiewe aangeleenthede wat daar naby kom om sonder foute ingesuig te word, geen moontlike ontsnapping nie. Om te weet of dit massa het, weet ek regtig nie, maar volgens wat ek kan sien, het dit 'n eindige massa. Maar die tyd wat nodig is om 'n neutrale punt te bereik, is absoluut belaglik, aangesien dit al die ruimte foutloos moet vul, tot die absolute met die bietjie energie wat dit binnegaan uit lig, of klein fragmente van atome. .
Maar weereens het ek geen werklike kennis oor die onderwerp nie, dit is net my opgeleide raaiskoot oor wat ek oor 'n rukkie gelees en geleer het.

het 11 Desember om 20:00 geantwoord
Josh & quot

Ek voel dat alles probeer om 'n punt van stabiliteit te bereik, maar op grond van sy bestaan ​​kan dit nie. Die reis gaan voort.

'N Swart gat is nie & niks nie, want daar is meetbare massa, swaartekraggolwe, verstrengelde deeltjies. Ons is klein biologiese stowwe wat vir 'n baie klein tydjie hier is. Ons weet nie. Ons het & quotdark matter & quot en & quotdark energy & quot uitgevind om die gate in ons kennis te vul. Ek bedoel, die heelal wat ons kan waarneem, brei steeds uit. En ons weet nie hoekom nie. Dit is interessant dat ons elke keer 'n unieke karakter raak as ons 'n ondersoek ver genoeg volg, hetsy sterre evolusie, die & quotBig Bang & quot, wiskunde, musiek of verenigde teorie.

Verwysing:
Gödel, Escher, Bach: 'n ewige goue vlegsel
Douglas Hofstadter - 1979

Helio

Ek dink jy sal agterkom dat Hawking Radiation alles gaan oor wat al dan nie uit 'n BH kan ontsnap nie. Die algemene idee is dat wanneer virtuele deeltjies in en uit die ruimtetyd spring, soos bekend, dit in pare is. Wanneer hierdie pare na vore kom, skei hulle mekaar, en die een val in die BH en die ander wat net gebeur waar die ontsnappingssnelheid net effens minder is as c. Hierdie bestraling is uiters swak vir BH's, maar blykbaar nie vir kortstondige mikro-swartgate nie.

Daar is geen bewyse dat ek daarvan bewus is dat dit effens daarop dui dat hierdie gebeure verband hou met die binnekant van die EH nie, behalwe dat die erns van die BH natuurlik die oorsaak is.

Korrekte, en alle BH-teorieë (nie pseudowetenskaplike teorie nie) van enige geloofwaardigheid ondersteun hierdie siening. Wat op die spel is, is GR self. Die eerste oplossing (1915, IIRC), soos vroeër gesê, vir Einstein se GR (ook 1915) was die van 'n BH, vreemd genoeg, waar digtheid 'n punt bereik het waar die ontsnappingssnelheid groter was as c. Onthou dat SR tien jaar tevore (1905) dit duidelik maak dat niks vinniger as c kan wees nie.

Ja, dit kan en het beslis gebeur. Einstein, 'n geringe patentklerk, het Newton met sy SR-teorie uitgedaag, so hoe het hy die hoofstroom geword? Dit was weliswaar 'n stadige proses, maar die wetenskap is objektief en sodra genoeg kolletjies op hul plek geval het, veral waar die vorige teorie vervals geraak het (bv. Mercurius se presessie-anomalie), het daar meer en meer aanvaarding plaasgevind vir Einstein.

Nee. Embryonic was in 1915 by Schwarzschild, toe hy hulle voorspel het en niemand dit geglo het nie. Vandag het ons video's van sterre wat teen ongelooflike snelhede rondom 'n sentrale punt in die middel van ons swaartekraggolwe beweeg, wat net sin maak met BH-samesmelting van X-strale uit 'n streek waar 'n aanwasskyf geheimsinnig van 'n ster afgetrek word en verhit verdwyn dan in die middelste sentrale sones van massiewe SN verdwyn neutronsterre en pulse wat uit minder massiewe sterre vorm, ens.

Enige wetenskaplike teorie wat al die gebeure wat waargeneem word beter as BH-teorieë, kan maklik 'n Nobelprys regverdig.

Ja, dit is 'n wonderlike verskoning vir sterrekundiges om nooit hul & quotperture koors & quot te genees nie. Groter en beter sal amper altyd beter resultate lewer. Wat vir my ongelooflik is, is nie wat sterrekundiges nie kan sien nie, maar hoeveel hulle geleer het uit die bietjie wat hulle kan sien.

Natuurlik lewer GR ongelooflike akkurate resultate vir die ruimtetydmetriek buite swartgate, alhoewel dit beslis anders is as hier, gelukkig.

IIRC, die heel eerste wenk dat Einstein op die regte spoor was met sy ekwivalensie-ides (swaartekrag = versnelling) - dit is een element van GR, maar nie alles nie - was dat dit die klein rooi verskuiwing in die uitgestraalde lig van die Son (maw sonlig). Die swaartekrag by die son, soos alle swaartekrag, doen die lig rooi. Sonsterrekykers het dit jare voor Einstein ontdek, maar het dit afgemaak as Doppler of slegte meting met swak instrumente, ens. Maar meer en meer het dit redelik geword om 'n beter antwoord te verwag. Einstein het geweet dat hy iets wou doen, maar het dit stil gehou. Hy het ook nie gespog met hierdie GR-oplossing vir Mercury se wentelbaan nie. Albei hierdie dinge is ietwat weerbarend vir sy teorie, wat wetenskaplikes as 'n ad hoc-oplossing sal beskou.

Die grootste toets vir Einstein was die hoekverskuiwing in sterlig terwyl dit naby die son slaag, 'n toets wat slegs tydens 'n sonsverduistering verkrygbaar is.Dit het die ander gebied van sy teorie aangespreek waar dit lyk asof die lig vertraag en optree asof breking plaasvind. Sy vergelykings het 'n baie duidelike voorspelling van die hoekafbuiging gemaak wat sy teorie sou slaag of sou slaag. Die resultaat van die verduistering van 1919 het Einstein uiteindelik beroemd gemaak.

Vincenzosassone

Helio

Ek wonder of daar nie 'n paradoks is met betrekking tot die oneindige digtheid van 'n enkelheid nie. As een BH, sê maar van massa 20 sonne, 'n oneindige digtheid het, en 'n ander BH, sê maar van 40 sonne, ook oneindige digtheid het, watter oneindige digtheid is groter as die ander oneindige digtheid? Sou hulle EH's nie ook oneindige radiusse hê nie?

Dit is geen verrassing om te hoor dat die vergelykings van die moderne fisika nie in besonderhede misluk nie. Die uitdrukking waarvan ek die beste hou, is dat & quotthe wiele wegvlieg & quot die wa.

Wetenskap, IMO, moet net losweg verstaan ​​word oor die werklikheid. Ek verkies om wetenskap te beskou as 'n gesprek met die natuur en nie dat wetenskap objektief is nie, waar harde feite voorrang geniet. Daar is geen harde feite oor verdwynende materie nie, veral as EH's stabiel is as gevolg van die waarskynlike teenwoordigheid van materie.

'N Swart gat is nie & niks nie, want daar is meetbare massa, swaartekraggolwe, verstrengelde deeltjies. Ons is klein biologiese stowwe wat vir 'n baie klein tydjie hier is. Ons weet nie. Ons het & quotdark matter & quot en & quotdark energy & quot uitgevind om die gate in ons kennis te vul. Ek bedoel, die heelal wat ons kan waarneem, brei steeds uit. En ons weet nie hoekom nie. Dit is interessant dat ons elke keer 'n unieke karakter raak as ons 'n ondersoek ver genoeg volg, hetsy sterre evolusie, die & quotBig Bang & quot, wiskunde, musiek of verenigde teorie.

Verwysing:
Gödel, Escher, Bach: 'n ewige goue vlegsel
Douglas Hofstadter - 1979

IG2007

& quot Moenie kritiseer op wat u nie kan verstaan ​​nie. & quot

Ek dink jy sal agterkom dat Hawking Radiation alles gaan oor wat al dan nie uit 'n BH kan ontsnap nie. Die algemene idee is dat wanneer virtuele deeltjies in en uit die ruimtetyd spring, soos bekend, dit in pare is. Wanneer hierdie pare na vore kom, skei hulle mekaar met die een wat in die BH val en die ander een wat net toevallig vorm waar die ontsnappingssnelheid net minder as c is. Hierdie bestraling is uiters swak vir BH's, maar blykbaar nie vir kortstondige mikro-swartgate nie.

Daar is geen bewyse dat ek bewus is dat dit effens daarop dui dat hierdie gebeure verband hou met die binnekant van die EH nie, behalwe dat die erns van die BH natuurlik die oorsaak is.

Korrekte, en alle BH-teorieë (nie pseudowetenskaplike teorie nie) van enige geloofwaardigheid ondersteun hierdie siening. Wat op die spel is, is GR self. Die eerste oplossing (1915, IIRC), soos vroeër gesê, vir die GR van Einstein (ook 1915) was vreemd genoeg 'n BH, waar digtheid 'n punt bereik het waar die ontsnappingssnelheid groter was as c. Onthou dat SR tien jaar tevore (1905) dit duidelik maak dat niks vinniger as c kan wees nie.

Ja, dit kan en het beslis gebeur. Einstein, 'n geringe patentbediende, het Newton met sy SR-teorie uitgedaag, so hoe het hy die hoofstroom geword? Dit was weliswaar 'n stadige proses, maar die wetenskap is objektief en sodra genoeg kolletjies op hul plek geval het, veral waar die vorige teorie vervals geraak het (bv. Mercurius se presisie-anomalie), het daar meer en meer aanvaarding vir Einstein plaasgevind.

Nee. Embryonic was in 1915 by Schwarzschild, toe hy hulle voorspel het en niemand dit geglo het nie. Vandag het ons video's van sterre wat teen ongelooflike snelhede rondom 'n sentrale punt in die middel van ons swaartekraggolwe beweeg, wat net sin maak met BH-samesmelting van röntgenfoto's uit 'n streek waar 'n aanwasskyf geheimsinnig van 'n ster afgetrek word en verhit, verdwyn dan in die middelste sentrale sones van massiewe SN verdwyn neutronsterre en pulse wat uit minder massiewe sterre vorm, ens.

Enige wetenskaplike teorie wat al die gebeure wat waargeneem word beter as BH-teorieë, kan maklik 'n Nobelprys regverdig.

Ja, dit is 'n wonderlike verskoning vir sterrekundiges om nooit hul & quotperture koors & quot te genees nie. Groter en beter sal byna altyd, ten minste, beter resultate lewer. Wat vir my ongelooflik is, is nie wat sterrekundiges nie kan sien nie, maar hoeveel hulle geleer het uit die bietjie wat hulle kan sien.

Natuurlik lewer GR ongelooflike akkurate resultate vir die ruimtetydmetriek buite swartgate, alhoewel dit beslis anders is as hier, gelukkig.

IIRC, die heel eerste wenk dat Einstein op die regte pad was met sy ekwivalensie-ides (swaartekrag = versnelling) - dit is een element van GR, maar nie alles nie - was dat dit die klein rooi verskuiwing in die uitgestraalde lig van die Son (maw sonlig). Die swaartekrag by die son, soos al die swaartekrag, red die lig. Sonsterrekykers het dit jare voor Einstein ontdek, maar dit afgemaak as Doppler of slegte meting met swak instrumente, ens. Maar meer en meer het dit redeliker geword om 'n beter antwoord te verwag. Einstein het geweet dat hy iets wou doen, maar het dit stil gehou. Hy het ook nie gespog met hierdie GR-oplossing vir Mercury se wentelbaan nie. Albei hierdie dinge is ietwat terugwerkend vir sy teorie, wat wetenskaplikes as 'n ad hoc-oplossing sal beskou - dit is nie te gehoor om 'n teorie te skep wat voorspellings maak as u al die antwoorde ken nie.

Die grootste toets vir Einstein was die hoekverskuiwing in sterlig terwyl dit naby die son slaag, 'n toets wat slegs tydens 'n sonsverduistering verkrygbaar is. Dit het die ander gebied van sy teorie aangespreek waar dit lyk asof die lig vertraag en optree asof breking plaasvind. Sy vergelykings het 'n baie duidelike voorspelling van die hoekafbuiging gemaak wat sy teorie sou slaag of sou slaag. Die resultaat van die verduistering van 1919 het Einstein uiteindelik beroemd gemaak.

Helio, ek verstaan ​​u volgehoue ​​vertroue op formule-oplossings. Dit lewer resultate op vrae wat wiskundiges graag glo dat hulle in staat is om op te los. Die wetenskaplike en wiskundige gemeenskappe pas egter steeds universele konstantes toe op voorwerpe wat die konstantes verdraai op maniere wat ons nog nie heeltemal kan insien nie, aangesien ons onvermoë om waar te neem hoe hierdie konstantes beïnvloed word, buite ons vermoë gaan. BYna alles wat ons dink dat ons van BH's weet, is gebaseer op hierdie konstantes wat beslis verander word buite ons vermoë om op te spoor, aangesien ons nie buite die horison van die gebeurtenis kan waarneem nie.

Ongelukkig verstaan ​​ek nie u oortuiging dat ons begrip van BH's verder as die embrioniese stadium gevorder het nie. Elke BH wat ons waarneem, is baie ouer as die mensdom. Ons moet nog een vorm in ons waarnemings sien. BH's is waarskynlik miljarde jare oud, en omdat dit so 'n groot afstand van ons af is, het dit waarskynlik minstens 1000 jaar geneem om enige lig wat ons in die omgewing van hierdie BH opspoor, te bereik. Alhoewel Karl Schwarzschild hul bestaan ​​in 1916 gepostuleer het, is die eerste een eers in 1964 ontdek. Dat BH Cygnus X-1 was, is die voorgenoemde BH wat wetenskaplike onlangs gesê het, groter as wat eers geglo is, so ek stem nie saam nie (met respek) met u bewerings dat ons ons embryonale begrip van BH's oortref.

Ja, ons glo dat ons meer verstaan, en miskien ook wel. Baie van hierdie begrip is egter gebaseer op wiskundige konstantes wat die meeste verdraai word deur die massiewe energieë wat met BH's verband hou, en dus waarskynlik nie van toepassing is nie. soveel as wat ons wil hê hulle moet.


Wetenskaplikes het swart gate geskep. Hulle het 0,1 mm gemeet en bestaan ​​uit 8 000 atome & # 8211 NeeWS

Die Israelse natuurkundiges van die Technion-Israel Institute of Technology het besluit om kunsmatige swart gate te skep en te kyk of Stephen Hawking gelyk het dat hierdie voorwerpe straling kan uitstraal, alhoewel niks regtig die greep van hul kragtiger swaartekrag ontglip nie.

Die ontslape, vooraanstaande fisikus Stephen Hawking het geglo dat ondanks die feit dat sodra die deeltjies die gebeurtenishorison oorsteek, hulle nie meer uit die middel van die swart gat kan ontsnap nie omdat hul ontsnappingssnelheid hoër is as die snelheid van die lig. Intussen het Hawking egter voorgestel dat die sogenaamde virtuele deeltjies vry is om daaruit te kom. Daar word na hierdie verskynsel verwys as Hawking-bestraling.

Israeliese wetenskaplikes het byna 100 000 swart gate van 0,1 mm groot geskep, wat bestaan ​​uit 8 000 rubidiumatome in gasvorm. Hulle doel was om vas te stel of pare fotone aan die rand van die gebeurtenishorison sou verskyn. Hier moet beklemtoon word dat hierdie ruimte leeg is, en daarom word deeltjies veronderstel om uit 'n vakuum te verskyn, dit wil sê uit niks. Die veronderstelling was dat een van die fotone in die swart gat sou val en die ander een sou verlaat. Daarom moet die bestraling stilstaan.

Wetenskaplikes gebruik die analoog ekwivalent van Hawking-straling, dit wil sê fotone, in die vorm van klankgolwe. Rubidium-atome jaag vinniger as klank, dus moet hulle nie uit die swart gat kom nie. Intussen het die klankgolwe buite die swart gat normaal beweeg. In die loop van die eksperiment het die wetenskaplikes nie hul oë geglo toe dit blyk dat die een golf agter die gebeurtenishorison val en die ander uitkom nie.

Dit beteken dat Stephen Hawking gelyk het, ten minste op klein skaal. Bestraling is nie net stil nie; dit spruit ook uit niks. Hoe is regte swart gate, gebeur dit met dieselfde verskynsel? Ons weet dit nog nie. Dit sal nie maklik wees om dit te bewys nie. NASA laat weet dat die oplossing vir hierdie raaisel nie in die komende jare sal plaasvind nie, omdat die mensdom nog nie die tegnologie het om dit te doen nie.

Die waarneming van Hawking-bestraling in swart gate is nie moontlik met enige stroom of selfs beplan om na ruimteteleskope en diegene wat net in die konseptuele fase is, bekend te stel nie. Kenners meen dat grootskaalse navorsing oor hierdie verskynsel 'n kwessie van 'n paar dekades is. Waarom is dit so belangrik? Want as Hawking-bestraling wel bestaan, sal dit ons siening van die heelal verander.

Tot dusver weet ons dat swart gate alles verslind. In die toekoms sal sulke voorwerpe al die materie in die heelal en hulself opvreet totdat daar net een massiewe swart gat oor is. As materie intussen kan ontsnap uit die kragtiger swaartekrag van swart gate, beteken dit dat so 'n donker visie nooit sal waar word nie, want ten spyte van die opname van materie deur hierdie voorwerpe, vloei 'n gedeelte daarvan vrylik uit en behou dit dus die balans in die heelal.

Bron: GeekWeek.pl/ Nature / Technion-Israel Institute of Technology / Fot. NASA / Pexels

* Die artikel is vertaal op grond van die inhoud van GeekWeek.pl & # 8211 Wiadomości deur www.geekweek.pl. As daar 'n probleem is met betrekking tot die inhoud, kopiereg, laat asseblief 'n verslag onder die artikel. Ons sal probeer om so vinnig as moontlik te verwerk om die regte van die outeur te beskerm. Baie dankie!

* Ons wil net hê lesers moet vinniger en makliker toegang tot inligting kry met ander veeltalige inhoud, in plaas van inligting wat slegs in 'n sekere taal beskikbaar is.


Vrae oor swart gate en die plankskaal

Daarom het ek hierdie artikel begin lees oor verskillende teorieë oor wat swart gate eintlik is, en soos die meeste artikels soos dit die geval is, het dit meer vrae laat ontstaan ​​as wat dit beantwoord het.

In die eerste plek, as daar niks kleiner as die Planck-skaal relevant is nie en dat daar glad nie gesê kan word nie, afgesien van die vreemdheid, lyk dit of ek my onthou dat Brain Greene oor snaarteorie geskryf het, wat is die verskil tussen 'n enkelheid en 'n lengte, oppervlakte of volume? Dit lyk vir my asof hulle per definisie sinoniem is. In die artikel word slegs die Planck-lengte genoem, dus ek weet nie of dit regtig 'n eendimensionele, touagtige kern in 'n swart gat beteken nie, wat in hierdie geval glad nie 'n swart gat is nie, of dat dit 'n Planck beteken Volume.

Tweedens, wat de hel is in elk geval 'n area of ​​volume? Ek het altyd 'n vierkant en 'n kubus in die vooruitsig gestel, maar met betrekking tot 'n swart gat lyk dit vir my asof die middelpunt regtig een materie van Planck Volume is, dat dit bolvormig moet wees. En het my laat dink dat een Planck-lengte 3 eintlik groter is as 'n Planck-volume, aangesien albei vlakke, behalwe twee, wyer is as 'n Planck-gebied. Net so het 'n Planck Area slegs twee lyne wat eintlik 'n Planklengte het, sou dit nie regtig 'n sirkel wees nie? En as dit is werklik 'n vierkant, hoe kan daardie vierkantige vierkant (jammer) met die idee dat 'n swart gat en # x27s entropie gemeet kan word in terme van die aantal Planck-gebiede op die gebeurtenishorison wanneer dit noodwendig sou moes wees (nie-euclidies) ?) vierkante met hoeke groter as 90 °? Dit is vir my nie sinvol as enige deel van die Planck-gebied of -volume 'n dimensie het wat langer is as 'n Planklengte nie, wat blykbaar nooit moontlik is in 'n geboë ruimtetyd nie.

Laastens, en dit hou verband met my eerste vraag, waarom sou 'n swart gat ophou om 'n swart gat te wees en ophou om 'n gebeurtenishorison te hê net omdat die kern daarvan nie-nul-dimensionaliteit blyk te wees? Van wat ek onthou, was dit 'n teoretiese manier toe dit 'n ster was om groot genoeg te word sodat die snelheid van C nie meer kon ontsnap as C nie, dit sou donker wees en dus 'n horison van die gebeure hê, en geen enkelvoud nodig nie. Dit is duidelik dat ons nou weet dat dit nie presies werk nie, maar as die ster nog daar agter die sluier van die oneindige kromming was wat dit skep, hoe verskil dit van 'n enkelheid? Hoe dit ook al sy, daar is geen uitweg behalwe Hawking Radiation nie, so dit lyk asof die twee voorwerpe funksioneel identies is.

Kan iemand dus duidelik maak wat die artikel probeer sê? Dankie.


Totale persentasie fotone wat rooi verskuif is terwyl u van 'n swart gat af beweeg?

Aangesien niemand eintlik wiskunde gedoen het nie, is alles wat ons oor die uitkomste gesê het net ons beste raaiskoot. Om seker te weet wat die uitkoms is, soos reeds aangedui, moet u wiskunde doen.

Vanuit die oogpunt van 'n waarnemer en 'n rusie in 'n rus relatief tot die gat, ja. Afwyking hang af van familielid snelheid.

Soos hierbo, moet u wiskunde doen en kyk of u seker wil weet. Maar intuïtief kan ons dit vanuit twee oogpunte bekyk:

Vanuit die oogpunt van die skepe is hulle almal in vrye val en is hulle almal in rus relatief tot mekaar, so daar bestaan ​​nie iets soos & quotgravitational redshift & quot. As hul skeiding egter groot genoeg is, kan die kromming van die ruimtetydperk tussen hulle tydens die vlug van 'n bepaalde foton waarneembaar wees, wat sou beteken dat die logika van die vorige sin nie heeltemal reg sou wees nie (aangesien dit aanvaar dat die hele vloot binne 'n enkele plaaslike traagheidsraamwerk vervat word tydens die vlugtyd van 'n foton).

Aangesien al die ruimteskepe in vrye val is, vertraag hulle, terwyl 'n foton swaartekragrooi skuif as dit opwaarts beweeg, sal die skip wat dit ontvang vertraag tydens sy vlug, wat 'n kompenserende blueshift sal veroorsaak (dit is 'n effek waaraan ek nie gedink het toe ek oorspronklik gepos het oor swaartekragrooi verskuiwing nie). Sonder om wiskunde te doen, weet ons egter nie dat die twee effekte presies ophou nie (al lyk dit intuïtief soos dit moet).


Skrywerinligting

Affiliasies

Sleutellaboratorium vir optiese sterrekunde, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China

Jifeng Liu, Haotong Zhang, Zhongrui Bai, Youjun Lu, Stephen Justham, Wei Zhang, Hailong Yuan, Yiqiao Dong, Yajuan Lei, Song Wang, Yu Bai, Qing Gao, Yilun Wang, Zexi Niu, Kaiming Cui, Chuanjie Zheng, Lan Zhang , Zhaoxiang Qi, Tianmeng Zhang, Huijuan Wang, Juanjuan Ren, Junbo Zhang, Yongheng Zhao & amp Gang Zhao

Skool vir Sterrekunde en Ruimtewetenskappe, Universiteit van Chinese Akademie vir Wetenskappe, Beijing, China

Jifeng Liu, Youjun Lu, Roberto Soria, Stephen Justham, Yilun Wang, Zexi Niu, Kaiming Cui, Chuanjie Zheng, Xiaoyong Mu, Yongheng Zhao & amp Gang Zhao

WHU-NAOC Gesamentlike Sentrum vir Sterrekunde, Wuhan Universiteit, Wuhan, China

Departement Sterrekunde, Caltech, Pasadena, CA, VSA

Sydney Instituut vir Sterrekunde, die Universiteit van Sydney, Sydney, Nieu-Suid-Wallis, Australië

Die Anton Pannekoek Instituut vir Sterrekunde, Universiteit van Amsterdam, Amsterdam, Nederland

Skool vir Sterrekunde en Ruimtewetenskap, Nanjing Universiteit, Nanjing, China

Belangrike laboratorium vir moderne sterrekunde en astrofisika (Nanjing Universiteit), Ministerie van Onderwys, Nanjing, China

Departement Fisika en Sterrekunde, Universiteit van Utah, Salt Lake City, UT, VSA

CAS Sleutel Laboratorium vir Navorsing in Sterrestelsels en Kosmologie, Departement Sterrekunde, Universiteit van Wetenskap en Tegnologie van China, Hefei, China

Tinggui Wang & amp Yaoquan Chu

Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Poolse Akademie vir Wetenskappe, Warskou, Pole

Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Spanje

Jorge Casares, Antonio Cabrera-Lavers & amp Romano Corradi

Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Santa Cruz de Tenerife, Spanje

Jorge Casares & amp. Rafael Rebolo

Astronomie-afdeling, Universiteit van Kalifornië, Berkeley, CA, VSA

Skool vir Fisika en Tegnologie, Wuhan Universiteit, Wuhan, China

Monash Sentrum vir Astrofisika, Skool vir Fisika en Sterrekunde, Monash Universiteit, Victoria, Australië

Sjanghai Astronomiese Sterrewag, Chinese Akademie vir Wetenskappe, Sjanghai, China

Zhaoxiang Qi & amp Shilong Liao

INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Pino Torinese, Italië

Departement Sterrekunde, Xiamen Universiteit, Xiamen, China

Wei-Min Gu, Junfeng Wang & amp Jianfeng Wu

Kavli Instituut vir Sterrekunde en Astrofisika, Peking Universiteit, Beijing, China

Skool vir Fisika en Sterrekunde, Sun Yat-Sen Universiteit, Zhuhai, China

Fisika Departement en Tsinghua Sentrum vir Astrofisika, Tsinghua Universiteit, Beijing, China

Departement Sterrekunde, Universiteit van Michigan, Ann Arbor, MI, VSA

Harvard-Smithsonian Sentrum vir Astrofisika, Cambridge, MA, VSA

Sleutellaboratorium vir donker materie en ruimte-sterrekunde, Purple Mountain Observatory, Chinese Akademie vir Wetenskap, Nanjing, China

Belangrike laboratorium vir die struktuur en evolusie van hemelse voorwerpe, Yunnan Observatories, Chinese Akademie vir Wetenskappe, Kunming, China

Zhanwen Han, Jujia Zhang & amp Xiaoli Wang

GRANTECAN, Breña Baja, Spanje

Antonio Cabrera-Lavers, Romano Corradi & amp. Rafael Rebolo

Nanjing Instituut vir Astronomiese Optika en Tegnologie, Chinese Akademie vir Wetenskappe, Nanjing, China

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

U kan ook na hierdie outeur soek in PubMed Google Scholar

Bydraes

J.L. en H.Z. is ewe verantwoordelik vir toesig oor die ontdekking en opvolg waarnemings. H.Z. en Z.H. het die LAMOST-moniteringsveldtog voorgestel, en die groep van H.Z. het die LAMOST-data met noukeurige pogings verminder. J.L. het die GTC / Keck / Chandra-waarnemings voorgestel, en sy en H.Z. se groepe het daaropvolgende datareduksie en -analise uitgevoer. J.L. het die manuskrip hoofsaaklik van H.Z., Y. Lu, R.S., S.W., X.L., Y.S., T.W., Y.B., Z.B., W.Z., Q.G., Y.W., Z.Z., K.B. en J.C. W.W., A.H., W.M.G., J. Wang, J. Wu, L.S., R.S., X.W., J.B., R.D.S. en Q.L. het ook bygedra tot die fisiese interpretasie en bespreking. H.Y., Y.D., Y. Lei, Z.N., K.C., C.Z., X.M., L.Z., T.Z., H.W., J.R., Junbo Zhang, Jujia Zhang en X.W. het ook bygedra tot die insameling en vermindering van data. A.W.H. en H.I. het bygedra tot die versameling en vermindering van Keck-data. A.C.L., R.C. en R.R. het bygedra tot die versameling en vermindering van GTC-data. Z.Q., S.L. en M.L. het bygedra tot die gebruik van Gaia-data. Y.Z., G.Z., Y.C. en X.C. het bygedra tot die implementering van LAMOST. Almal het in verskillende vorme tot die vraestel bygedra.

Ooreenstemmende outeurs


"Sterrekundiges het die grootste swart gat gevind wat ooit gemeet is - dit is 40 miljard keer die sonmassa, of ongeveer twee derdes van die massa van alle sterre in die Melkweg," skryf Astronomy.com.

'N Leser deel hul verslag: Die gigantiese swart gat skuil in 'n sterrestelsel wat self supermassief is en waarskynlik gevorm is uit die botsings van ten minste agt kleiner sterrestelsels.

Holm 15A is 'n enorme elliptiese sterrestelsel in die middel van 'n sterrestelsel genaamd Abell 85. Wanneer twee spiraalstelsels - soos ons Melkweg en die nabygeleë Andromeda-sterrestelsel - bots, kan hulle saamsmelt en 'n elliptiese sterrestelsel vorm. In drukke omgewings soos sterrestelsels, kan hierdie elliptiese sterrestelsels bots en weer saamsmelt om 'n selfs groter elliptiese sterrestelsel te vorm. Hul sentrale swart gate kombineer ook en maak groter swart gate, wat groot dele van nabygeleë sterre na die rand van die nuutgevormde sterrestelsel kan skop. Die gevolglike ekstra groot elliptiese sterrestelsel het gewoonlik nie veel gas waaruit nuwe sterre gevorm kan word nie, en die middelpunt lyk redelik kaal nadat sy swart gat nabygeleë sterre uitskop. Sterrekundiges noem hierdie enorme elliptiese sterrestelsels met dowwe middelpunte "kernstelsels." Massiewe sterrestelsels met kernkern sit dikwels in die sentrums van sterrestelsels.

Die outeurs van die nuwe studie het bevind dat Holm 15A, die enorme sterrestelsel in die middel van sy tuisstelsel, moes ontstaan ​​het uit nog 'n samesmelting van twee reeds enorme elliptiese sterrestelsels. Dit sou beteken dat Holm 15A waarskynlik gevorm is uit die kombinasie van agt kleiner spiraalstelsels oor miljarde jare. Hierdie reeks samesmeltings het ook die swart gat in sy middel geskep, 'n monster wat omtrent so groot soos ons sonnestelsel is, maar met 'n massa van 40 miljard sonne.
Een van die skrywers van die studie sê hul ontdekking bevestig uiteindelik die huidige teorie oor hoe kwasars werk.


Wat is hierdie bestraling?

Elektromagnetiese straling propageer deur vrye ruimte of deur 'n materiaalmedium in die vorm van elektromagnetiese golwe met verskillende frekwensies, soos radiogolwe met lae frekwensie, en gammastrale, wat ooreenstem met die hoogste frekwensies van die elektromagnetiese spektrum, met energie bo 1 miljoen elektron volt (eV). Gamma-strale stem ooreen met die energiebereik wat in die vraestel behandel word.

Dit is bekend dat gammastrale geproduseer kan word deur hoogs energieke protone en neutrone bekend as kosmiese strale (CR). Ons is egter nie seker waar hierdie deeltjies rondom die BH in SgrA * geproduseer word en watter meganismes dit versnel nie. Daar word vermoed dat CR-versnelling kan veroorsaak word deur 'n proses genaamd magnetiese heraansluiting. Dit vind plaas wanneer twee magneetveldlyne in teenoorgestelde rigtings mekaar nader. Aangesien die rigting van die veld teenoorgestelde is, vind die vernietiging van die veld by die aanraking plaas wanneer dit raak. Hulle skakel egter vinnig weer aan en verander hul rigting. Byvoorbeeld, as hulle aanvanklik horisontaal georiënteer was, sou hulle hulself weer vertikaal oriënteer en sodoende die konfigurasie van die magnetiese velde verander en energie in die stelsel vrystel. Hierdie meganisme is verantwoordelik vir die omskakeling van magnetiese energie in kinetiese energie van deeltjies.

Maar wag ... het BH magnetiese velde? Ja hulle doen! Die veld word aangevoer deur die aanwas wat daarin val en die gelaaide deeltjies volg die veldlyne tydens die heraansluitingsproses.


Antwoorde en antwoorde

Wel, dit is selde dat een vraestel so 'n ingewikkelde onderwerp besleg. Hierdie artikel noem nie die werk wat in die volgende referaat betrokke is nie, wat argumenteer vir 'n heeltemal ander massa-reeks PBH vir donker materie, en tot heeltemal teenstrydige gevolgtrekkings kom.

My begrip van PBH vir donker materie is dat hulle uitgesluit het dat sulke swart gate 'n belangrike komponent van die donker materie is, behalwe vir die intermediêre massa swart gatreeks (tienduisende tienduisende sonmassas). Sê hulle dat hierdie massa-reeks in hierdie artikel uitgesluit word?

Wysig:
As ek my eie vraag beantwoord, wil dit voorkom asof my kennis verouderd is! Dit lyk asof groter swart gate uitgesluit word deur hul impak op supernovas: https://arxiv.org/abs/1712.02240

Blykbaar sou gravitasie-lens van groter swart gate supernovas te veel vergroot om by die huidige waarnemings te pas.

Dit kom selde voor dat een vraestel so 'n ingewikkelde onderwerp besleg. Hierdie artikel noem nie die werk wat in die volgende referaat betrokke is nie, wat argumenteer vir 'n heeltemal ander massa-reeks PBH vir donker materie, en tot heeltemal teenstrydige gevolgtrekkings kom.

FWIW, ek gee nie veel krediet aan hierdie een wat afhanklik is van baie modelafhanklike aannames soos 'n bepaalde inflasionêre model nie, en vertrou op 'n baie dun datastel wat groot statistiese onsekerhede het as gevolg van klein steekproefgrootte en geen vergelykings met iets wat lyk soos 'n nul of alternatiewe hipotese. En dit is in stryd met ander eertydse literatuur wat 'n ander metode gebruik om dieselfde vrae te stel soos:
https://arxiv.org/abs/1712.02240 wat voorheen in hierdie draad aangehaal is.

[Voorgelê op 7 Julie 2020 (v1), laas hersien 13 Jul 2020 (hierdie weergawe, v2)]
Bewyse vir die oorspronklike swartgat donker materie as gevolg van die samesmelting van LIGO / Maagd
Karsten Jedamzik

My punt bly dat die vraag by kundiges op die gebied skaars besleg is. Dit het baie jare geduur voordat konsensus byvoorbeeld toegeneem het. Kosmologie het nie die luukse of herhaalbare eksperimente nie, en amper almal interpretasie van waarnemings is afhanklik van die model. Ek het geen mening oor die algehele waarskynlikheid van PBH as donker materie nie, maar ek dink nie hierdie koerant alleen sal baie van mening verander nie. Ek neem kennis van die volgende opmerkings:

1) Die referaat wat u noem, is nog nie in 'n portuurbeoordeelde tydskrif gepubliseer nie. Die een wat ek aangehaal het, is in 'n eweknie-geëvalueerde tydskrif gepubliseer.

2) Die artikel wat ek aangehaal het, bespreek die kwessie van die argumente teen die groot PBH as donker materie, sodat hulle daarvan bewus is. Terwyl die koerant wat u noem, hoewel dit na die publikasie van die artikel wat ek noem, gelaai is, blyk dit dat hy geen kennis daarvan het nie (geen aanhaling of soortgelyke werk wat ek kon vind nie)

My punt bly dat die vraag by kundiges op die gebied skaars besleg is. Dit het baie jare geduur voordat konsensus byvoorbeeld toegeneem het. Kosmologie het nie die luukse of herhaalbare eksperimente nie, en amper almal interpretasie van waarnemings is afhanklik van die model. Ek het geen mening oor die algehele waarskynlikheid van PBH as donker materie nie, maar ek dink nie hierdie artikel gaan baie van mening verander nie. Ek neem kennis van die volgende opmerkings:

1) Die referaat wat u noem, is nog nie in 'n portuurbeoordeelde tydskrif gepubliseer nie. Die een wat ek aangehaal het, is in 'n eweknie-geëvalueerde tydskrif gepubliseer.

2) Die artikel wat ek aangehaal het, bespreek die kwessie van die argumente teen die groot PBH as donker materie, sodat hulle daarvan bewus is. Terwyl die koerant wat u aanhaal, hoewel dit na die publikasie van die blad wat ek noem, gelaai is, blyk dit dat hy geen kennis daarvan het nie (geen aanhaling of soortgelyke werk wat ek kon vind nie)

DONDERDAG 4 FEBRUARIE 2021
UC Berkeley-navorsers vind 1 200 lense om donker materie te ondersoek

'N Navorsingspan het meer as 1 200 gravitasielense gevind wat moontlik gebruik kan word om data oor donker materie verder te verstaan ​​en te versamel. Donker materie kan slegs indirek waargeneem word deur die swaartekrag-effekte daarvan.

LAASTE UPDATE 4 FEBRUARIE 2021

'N Span, waaronder UC Berkeley-navorsers, het meer as 1 200 potensiële swaartekraglense, hemelse voorwerpe, gevind wat bewys dat dit 'n kragtige toevoeging tot die sterrekundiges se gereedskapstukke is en kan help om die donker materie te ontmistifiseer waaruit die grootste deel van die heelal bestaan.

Gravitasie-lense is astronomiese verskynsels waar twee sterrestelsels of ander groot voorwerpe ten opsigte van 'n fokuspunt in lyn is en lig deur hul gravitasievelde buig op 'n manier wat veelvuldige beelde van die sterrestelsel skep, volgens 'n persverklaring deur die Lawrence Berkeley National Laboratory, of Berkeley Lab. Aangesien donker materie slegs indirek waargeneem kan word deur die swaartekrag-effekte daarvan, kan sulke lense astrofisici die hoeveelheid en verspreiding daarvan opspoor.

Volgens Meiosheng Huang, UCSF-medeprofessor en hoofskrywer, het die navorsers 355 lense gevind en die soektog uitgebrei na meer onduidelike dele van die data, soos beeldvorming met 'n laer resolusie en sterrestelsels met 'n onsekere vorm.

"(Gravitational lensing) was iets wat 60 jaar voordat dit ooit gesien is, veronderstel is," het David Schlegel, 'n senior wetenskaplike in die fisika-afdeling van Berkeley Lab, wat saam lei van die verwante Dark Energy Spectroscopic Instrument, of DESI, gesê. "Einstein het in die twintigerjare 'n hipotese gehad dat ons hierdie effek sou kon sien ... maar nou vind ons duisende daarvan."

Die beelde is ontdek deur gebruik te maak van masjienleertegnieke om 'n beeldopname van die heelal wat vir die DESI-projek geneem is, te ondersoek, wat beelde bevat wat 'ongeveer die helfte van die hemel' bedek, volgens Schlegel. Die span het volgens Huang reeds na meer lense in die opname se nuutste vrystelling begin soek.

Huang het gesê dat die span beplan om die verspreiding en intensiteit van die lig wat deur hierdie lense uitgestraal word, en 'n hoër resolusie-beeld in kaart te bring om te bepaal of hierdie stelsels werklik as lense gebruik kan word. Die span beplan dan om wiskundige modelle vir die stelsels te konstrueer om 'n ernstige vordering te maak met die bepaling van die aard van donker materie, het Huang bygevoeg.

Volgens Schlegel het swaartekraglense veel wyer toepassings as jag op donker materie, en meer lense beteken dat navorsers selektiewer kan wees om te kies watter modelle hulle wil gebruik en om die skaal en uitbreiding van die heelal beter te meet.

UC Berkeley-studente het volgens Huang 'belangrike rolle' in hierdie ontdekkings gespeel. Saurav Banka, tweede kampus op die kampus, het die inspeksie van die kandidate wat deur die masjienleermodel voorgestel word, ondersoek ingestel om dit te verbeter. Banks het gesê dat sy deelname aan die navorsing hom geïnspireer het om 'n doktorsgraad te behaal.

Kampus junior Andi Gu is al anderhalf jaar by die projek en werk daaraan om tegnieke te ontwikkel om die doeltreffendheid van die masjienleermodel te verbeter.

"Dit is baie opwindend - dit is beslis 'n voorreg om hierdie unieke geleentheid te kry," het Gu gesê. "My PI (Huang) het 'n gevoel van verantwoordelikheid by my beïndruk deurdat ons moet seker maak dat ons resultate deeglik nagegaan word voordat ons dit uitsit, want dit kan ernstige gevolge hê vir die rigting van die veld."

29 MAART 2021
Donker materie is die waarskynlikste bron van oormaat gammastrale vanaf die galaktiese middelpunt
deur INFN

In die onlangse verlede het ruimtemissies gewy aan die studie van astrofisiese seine in die hoë-energiespektrum 'n reeks raaiselagtige buitensporighede aan die lig gebring wat nie deur die teoretiese modelle voorspel is nie. Om 'n verklaring vir hierdie afwykings te vind, is baie oplossings voorgestel. Die opwindendste hipotese roep die bydrae op van die ontwykende donker materie, die geheimsinnige vorm van materie wat vier keer meer voorkom as baryoniese materie, en waarvan wetenskaplikes tot dusver slegs gravitasie-effekte bespeur het.


Twee onlangse teoretiese studies wat uitgevoer is deur Mattia di Mauro, navorser van die Turyn-afdeling van INFN, waarvan een vandag verskyn het in Fisiese oorsig D, bevestig dat hierdie verklaring versoenbaar is met gemete oormaat, en demonstreer verder dat dit nie weerlê word deur moontlike afwykings tussen teoretiese en waarnemingsdata nie. Die behaalde resultate is gebaseer op 'n innoverende en verfynde analise wat die data wat die afgelope 11 jaar deur die hoofinstrument aan boord van die NASA se Fermi, die Fermi Large Area Telescope (LAT), opgedoen het, vergelyk met metings van ander astronomiese afwykings wat opgeteken is deur die Pamela-detector wat wentel en deur die Alpha Magnetic Spectrometer-eksperiment (AMS-02) aan boord van die Internasionale Ruimtestasie. Pamela en AMS word bestuur deur internasionale samewerking waarin INFN 'n deurslaggewende rol speel.

Die astrofisikagemeenskap het vanaf 2009, die jaar waarin Fermi-metings 'n oorskot fotone met energiee gelyk aan of meer as 1 GeV (2000 keer die massa van 'n elektron) getoon, uit die middel van ons sterrestelsel getoon. op verskeie maniere, insluitend die moontlike teenwoordigheid van duisende swak pulsars naby die galaktiese middelpunt en die potensiële gammastraalbydrae wat deur donker materie verskaf word. Hierdie ontledings was onderhewig aan groot onsekerheid, aangesien hulle verwys het na modelle van die sogenaamde astrofisiese gammastraalagtergrond, geproduseer deur kosmiese strale of deur bekende bronne, wat weliswaar 'n sekere wisselvalligheid kan insluit, maar onderhewig is aan groot foute.

Om die gammastraal-oormaatseienskappe meer presies te beskryf en te evalueer of dit regtig versoenbaar is met donker materie, het die nuwe studie gebruik gemaak van die breedste stel data wat die afgelope jaar deur die LAT versamel is, en gebruik 'n ontledingstegniek wat die minimum beperk die onsekerhede van die astrofisiese agtergrond deur die gebruik van verskeie modelle. & quot Die ontledingsmetodiek wat gebruik is, & quot, verduidelik Mattia di Mauro, & quothas het baie relevante inligting verskaf oor die ruimtelike verspreiding van oortollige gammastraling, wat kan verklaar wat die oormaat hoë-energie fotone in die galaktiese sentrum genereer. As die oormaat byvoorbeeld veroorsaak word deur die wisselwerking tussen kosmiese strale en atome, sou ons verwag om die groter ruimtelike verspreiding daarvan by laer energieë en die laer verspreiding by hoër energieë te danke aan die voortplanting van kosmiese deeltjies. My studie daarenteen onderstreep hoe ruimtelike verspreiding van die oormaat nie verander as 'n funksie van energie nie. Hierdie aspek is nog nooit voorheen waargeneem nie en kan verklaar word deur donker materie teenwoordigheid. Dit is omdat ons dink dat die deeltjies wat die halo van die donker materie saamstel, soortgelyke energie moet hê. Die ontleding toon duidelik dat die oormaat gammastrale in die galaktiese middelpunt gekonsentreer is, presies wat ons in die hart van die melkweg sou verwag as donker materie 'n nuwe soort deeltjie is. & Quot


'N Tweede studie, wat in dieselfde tydskrif gepubliseer sal word, ondersoek die geldigheid van die hipotese van die donker materie aan die hand van die voorspellings van 'n groter model wat moontlike deeltjie-interaksies van hierdie ontwykende komponent van die heelal beskryf. 'N Teoretiese model het getoon hoe die bestaan ​​van donker materie-deeltjies nie weerlê word deur ander afwykings wat in die astrofisiese agtergrond aangeteken is nie. Dit sluit in die oormaat positrone wat deur Pamela en AMS-02 gemeet word, as dit toegeskryf word aan 'n oormaat donker materie, en die nie-opsporing van hoë-energie fotone uit dwergstelsels naby aan ons, waarvan die sterrebewegings die teenwoordigheid van hoë konsentrasies van donker materie.

Di Mauro sê, & quot Vanuit die fisiese model wat in hierdie tweede studie ontwikkel is, na oorweging van verskillende resultate vir die interaksie en vernietiging van donker materie-deeltjies, alternatiewe wat die produksie van hoë-energie fotone voorafgaan, het ons nagegaan watter van hierdie moontlikhede die beste voldoen die oortollige gammastrale van die galaktiese middelpunt, terwyl daar ook gekyk word na die oorskot van positrons en die nie-opsporing van gammastrale uit dwergstelsels. Met hierdie vergelyking kan akkurate eienskappe van die donker materie afgelei word, eienskappe wat verenigbaar is met die oormaat van die galaktiese middelpunt en die boonste perke wat met ander partikeldata gevind word. & Quot


Inhoud

Die idee van 'n liggaam so massief dat selfs lig nie kon ontsnap nie, is kortliks deur die astronomiese pionier en Engelse geestelike John Michell voorgestel in 'n brief wat in November 1784 gepubliseer is. Michell se simplistiese berekeninge het aangeneem dat so 'n liggaam dieselfde digtheid as die son kon hê, en tot die gevolgtrekking gekom dat so 'n liggaam sou vorm wanneer 'n ster se deursnee die son met 'n faktor van 500 oorskry, en die oppervlaksnelheid van die oppervlakte die gewone ligspoed oorskry. Michell het tereg opgemerk dat sulke supermassiewe, maar nie-uitstralende liggame waarneembaar kan wees deur hul swaartekrag-effekte op sigbare liggame in die omgewing. [7] [25] [26] Geleerdes van destyds was aanvanklik opgewonde oor die voorstel dat reuse, maar onsigbare sterre dalk in die oog wegkruip, maar entoesiasme het gedemp toe die golwende aard van die lig in die vroeë negentiende eeu duidelik geword het. [27]

As lig eerder 'n golf as 'n 'liggaam' is, is dit onduidelik wat die swaartekrag sou beïnvloed op ontsnapende liggolwe, indien enige. [7] [26] Moderne fisika diskrediteer Michell se idee dat 'n ligstraal direk vanaf die oppervlak van 'n supermassiewe ster geskiet word, en word vertraag deur die swaartekrag van die ster, stop en val dan weer terug na die steroppervlak. [28]

Algemene relatiwiteit

In 1915 ontwikkel Albert Einstein sy teorie van algemene relatiwiteit, nadat hy vroeër getoon het dat swaartekrag wel die beweging van die lig beïnvloed. Slegs enkele maande later het Karl Schwarzschild 'n oplossing vir die Einstein-veldvergelykings gevind, wat die swaartekragveld van 'n puntmassa en 'n sferiese massa beskryf. [29] 'n Paar maande na Schwarzschild het Johannes Droste, 'n student van Hendrik Lorentz, onafhanklik dieselfde oplossing vir die puntemassa gegee en uitgebrei oor die eienskappe daarvan geskryf. [30] [31] Hierdie oplossing het 'n eienaardige gedrag gehad in wat tans die Schwarzschild-radius genoem word, waar dit enkelvoud geword het, wat beteken dat sommige van die terme in die Einstein-vergelykings oneindig geword het. Die aard van hierdie oppervlak is destyds nie heeltemal verstaan ​​nie. In 1924 het Arthur Eddington getoon dat die singulariteit verdwyn het na die verandering van koördinate (sien Eddington – Finkelstein-koördinate), alhoewel dit tot 1933 geduur het voordat Georges Lemaître besef het dat dit beteken dat die singulariteit in die Schwarzschild-radius 'n nie-fisiese koördinaat singulariteit was. [32] Arthur Eddington lewer egter kommentaar op die moontlikheid van 'n ster met 'n massa saamgepers tot die Schwarzschild-radius in 'n boek uit 1926, en let op dat Einstein se teorie ons toelaat om te veel digthede vir sigbare sterre soos Betelgeuse uit te sluit omdat 'n ster van 250 miljoen km-radius kan onmoontlik so 'n digtheid hê as die son. Eerstens sou die gravitasiekrag so groot wees dat die lig nie daarin kon ontsnap nie, en die strale soos 'n klip na die aarde terugval na die ster. die rooi verskuiwing van die spektrumlyne sou so groot wees dat die spektrum van die bestaan ​​af verskuif sou word. Derdens sou die massa soveel kromming van die ruimtetydmetriek produseer dat die ruimte naby die ster sou sluit en ons buite sou laat (dws nêrens nie. ). " [33] [34]

In 1931 het Subrahmanyan Chandrasekhar, met behulp van spesiale relatiwiteit, bereken dat 'n nie-roterende liggaam van elektronedegenereerde materie bo 'n sekere beperkende massa (nou die Chandrasekhar-limiet op 1,4 M genoem) ) het geen stabiele oplossings nie. [35] Baie van sy tydgenote soos Eddington en Lev Landau het sy argumente teëgestaan, wat aangevoer het dat een of ander onbekende meganisme die ineenstorting sou stop. [36] Hulle was gedeeltelik korrek: 'n wit dwerg wat effens massiewer is as die Chandrasekhar-limiet, sal neerstort in 'n neutronster, [37] wat self stabiel is. Maar in 1939 het Robert Oppenheimer en ander voorspel dat neutronsterre bo 'n ander limiet (die Tolman-Oppenheimer – Volkoff-limiet) verder sou ineenstort om die redes wat Chandrasekhar aangebied het, en tot die gevolgtrekking gekom dat geen fisiese wet waarskynlik sou kon ingryp en ten minste sommige sou stop nie sterre van ineenstort tot swart gate. [38] Hul oorspronklike berekeninge, gebaseer op die Pauli-uitsluitingsbeginsel, het dit as 0,7 M gegee daaropvolgende oorweging van sterk krag-gemedieerde neutron-neutron-afstoting het die skatting tot ongeveer 1,5 M verhoog tot 3,0 M . [39] Waarnemings van die samesmelting van neutronsterre GW170817, wat vermoedelik kort daarna 'n swart gat veroorsaak het, het die TOV-limietskatting verfyn tot

Oppenheimer en sy medeskrywers het die singulariteit aan die grens van die Schwarzschild-radius geïnterpreteer as 'n aanduiding dat dit die grens was van 'n borrel waarin die tyd gestop het. Dit is 'n geldige standpunt vir eksterne waarnemers, maar nie vir die waarnemende persone nie. Vanweë hierdie eienskap word die ineenstortende sterre 'bevrore sterre' genoem, omdat 'n buite-waarnemer die oppervlak van die ster betyds sou sien vries op die oomblik dat die ineenstorting dit na die Schwarzschild-straal neem. [45]

Goue era

In 1958 identifiseer David Finkelstein die Schwarzschild-oppervlak as 'n gebeurtenishorison, ''n perfekte eenrigtingsmembraan: oorsaaklike invloede kan dit in slegs een rigting oorsteek'. [46] Dit het Oppenheimer se resultate nie streng weerspreek nie, maar het dit uitgebrei tot die standpunt van die waarnemende waarnemers. Finkelstein se oplossing het die Schwarzschild-oplossing uitgebrei vir die toekoms van waarnemers wat in 'n swart gat val. 'N Volledige uitbreiding is reeds gevind deur Martin Kruskal, wat versoek is om dit te publiseer. [47]

Hierdie resultate kom aan die begin van die goue era van algemene relatiwiteit, wat gekenmerk word deur algemene relatiwiteit en swart gate wat hoofstroomonderwerpe van navorsing word. Hierdie proses is aangehelp deur die ontdekking van pulsars deur Jocelyn Bell Burnell in 1967, [48] [49], wat teen 1969 blyk dat hulle vinnig roterende neutronsterre is. [50] Tot op daardie tydstip is neutronsterre, net soos swart gate, as net teoretiese nuuskierighede beskou, maar die ontdekking van pulsars het hul fisiese relevansie getoon en 'n verdere belangstelling in alle vorme van kompakte voorwerpe wat deur gravitasie-ineenstorting gevorm kan word, aangespoor. [ aanhaling nodig ]

In hierdie tydperk is meer algemene swart gatoplossings gevind. In 1963 vind Roy Kerr die presiese oplossing vir 'n roterende swart gat. Twee jaar later het Ezra Newman die asimmetriese oplossing gevind vir 'n swart gat wat sowel draai as elektries gelaai is. [51] Deur die werk van Werner Israel, [52] Brandon Carter, [53] [54] en David Robinson [55] het die stelling sonder hare ontstaan, wat verklaar dat 'n stilstaande oplossing in swart gate volledig beskryf word deur die drie parameters van die metrieke van Kerr – Newman: massa, hoekmomentum en elektriese lading. [56]

Aanvanklik is vermoed dat die vreemde kenmerke van die swartgatoplossings patologiese artefakte was uit die simmetrie-voorwaardes wat opgelê is, en dat die enkelhede nie in generiese situasies sou verskyn nie. Hierdie siening is veral gehuldig deur Vladimir Belinsky, Isaak Khalatnikov en Evgeny Lifshitz, wat probeer het om te bewys dat geen enkelhede in generiese oplossings voorkom nie. In die laat sestigerjare het Roger Penrose [57] en Stephen Hawking egter wêreldwye tegnieke gebruik om te bewys dat singulariteite algemeen voorkom. [58] Vir hierdie werk ontvang Penrose die helfte van die 2020 Nobelprys vir Fisika, terwyl Hawking in 2018 oorlede is. [59] Op grond van waarnemings in Greenwich en Toronto in die vroeë 1970's, Cygnus X-1, 'n galaktiese röntgenbron wat in 1964 ontdek is, word die eerste astronomiese voorwerp wat algemeen aanvaar word as 'n swart gat. [60] [61]

Werk deur James Bardeen, Jacob Bekenstein, Carter en Hawking in die vroeë 1970's het gelei tot die formulering van termodinamika in swart gate. [62] Hierdie wette beskryf die gedrag van 'n swart gat in noue ooreenkoms met die wette van die termodinamika deur massa, energie, oppervlakte en entropie en oppervlakte-swaartekrag met temperatuur in verband te bring. Die analogie is voltooi toe Hawking, in 1974, getoon het dat die kwantumveldteorie impliseer dat swart gate soos 'n swart liggaam moet uitstraal met 'n temperatuur wat eweredig is aan die oppervlakkigheid van die swart gat, wat die effek voorspel wat tans Hawking-straling genoem word. [63]

Etimologie

John Michell het die term "donker ster", [64], gebruik en in die vroeë 20ste eeu het fisici die term "voorwerp met gravitasie ingeval" gebruik. Die wetenskapskrywer Marcia Bartusiak spoor die term 'swart gat' na die fisikus Robert H. Dicke, wat na verneem word in die vroeë 1960's die verskynsel vergelyk het met die Black Hole of Calcutta, berug as 'n gevangenis waar mense binnegekom het, maar nooit lewendig daar weg is nie. [65]

Die term "swart gat" is in druk gebruik deur Lewe en Wetenskapnuus tydskrifte in 1963, [65] en deur wetenskapjoernalis Ann Ewing in haar artikel "'Black Holes' in Space", gedateer 18 Januarie 1964, wat 'n verslag was oor 'n vergadering van die American Association for the Advancement of Science wat in Cleveland gehou is, Ohio. [66] [67]

In Desember 1967 het 'n student na bewering die uitdrukking "swart gat" voorgestel tydens 'n lesing deur John Wheeler [66] Wheeler het die term vir sy beknoptheid en 'advertensiewaarde' aangeneem, en dit het vinnig aangegryp, [68] wat gelei het tot Wheeler se eer. met die uitdink van die frase. [69]

Die stelling met geen hare postuleer dat, sodra dit 'n stabiele toestand na vorming bereik het, 'n swart gat slegs drie onafhanklike fisiese eienskappe het: massa, elektriese lading en hoekmomentum, die swart gat andersins funksioneel is. As die vermoede waar is, kan twee swart gate wat dieselfde waardes vir hierdie eienskappe of parameters het, nie van mekaar onderskei word nie. Die mate waarin die vermoede geld vir ware swart gate onder die wette van die moderne fisika, is tans 'n onopgeloste probleem. [56]

Hierdie eienskappe is spesiaal omdat dit van buite 'n swart gat sigbaar is. Byvoorbeeld, 'n gelaaide swart gat stoot ander soos ander ladings af soos enige ander gelaaide voorwerp. Net so kan die totale massa binne 'n sfeer wat 'n swart gat bevat gevind word deur die swaartekrag-analoog van Gauss se wet te gebruik (deur die ADM-massa), ver weg van die swart gat. [70] Net so kan die hoekmomentum (of spin) van ver af gemeet word deur raam te sleep deur die gravitomagnetiese veld, byvoorbeeld deur die Lense-Thirring-effek. [71]

Wanneer 'n voorwerp in 'n swart gat val, word enige inligting oor die vorm van die voorwerp of die verspreiding van lading daarop eweredig oor die horison van die swart gat versprei en verlore gegaan aan waarnemers van buite. Die gedrag van die horison in hierdie situasie is 'n dissipatiewe stelsel wat nou analoog is aan dié van 'n geleidende rekbare membraan met wrywing en elektriese weerstand - die membraanparadigma. [72] Dit verskil van ander veldteorieë soos elektromagnetisme, wat geen wrywing of weerstand op mikroskopiese vlak het nie, omdat dit tydsomkeerbaar is. Omdat 'n swart gat uiteindelik 'n stabiele toestand met slegs drie parameters bereik, is daar geen manier om te verhoed dat inligting oor die aanvanklike toestande verlore gaan nie: die gravitasie- en elektriese velde van 'n swart gat gee baie min inligting oor wat ingegaan het. Die verlore inligting bevat elke hoeveelheid wat nie ver weg van die swartgathorison gemeet kan word nie, insluitend ongeveer gekonserveerde kwantumgetalle soos die totale bariongetal en die leptongetal. Hierdie gedrag is so raaiselagtig dat dit die paradoks vir die verlies van swart gate genoem word. [73] [74]

Fisiese eienskappe

Die eenvoudigste statiese swart gate het 'n massa, maar geen elektriese lading of 'n hoekmomentum nie. Daar word dikwels na hierdie swart gate verwys as Schwarzschild-swartgate na Karl Schwarzschild wat hierdie oplossing in 1916 ontdek het. [29] Volgens Birkhoff se stelling is dit die enigste vakuumoplossing wat sferies simmetries is. [75] Dit beteken dat daar geen waarneembare verskil op 'n afstand is tussen die gravitasieveld van so 'n swart gat en die van enige ander sferiese voorwerp met dieselfde massa nie. Die gewilde opvatting van 'n swart gat wat 'alles insuig' in sy omgewing is dus slegs korrek naby die horison van 'n swart gat ver weg; die eksterne swaartekragveld is identies aan dié van enige ander liggaam van dieselfde massa. [76]

Daar bestaan ​​ook oplossings wat meer algemene swart gate beskryf. Nie-draaiende gelaaide swart gate word beskryf deur die Reissner – Nordström-maatstaf, terwyl die Kerr-maatstaf 'n nie-gelaaide roterende swart gat beskryf. Die mees algemene stilstaande oplossing vir swart gate is die Kerr – Newman-maatstaf, wat 'n swart gat met lading en hoekmomentum beskryf. [77]

Alhoewel die massa van 'n swart gat enige positiewe waarde kan neem, word die lading en die momentum deur die massa beperk. Die totale elektriese lading V en die totale hoekmomentum J word verwag om te bevredig

vir 'n swart gat van massa M. Swart gate met die minimum moontlike massa wat aan hierdie ongelykheid voldoen, word ekstrem genoem. Daar bestaan ​​oplossings van Einstein se vergelykings wat hierdie ongelykheid skend, maar dit het nie 'n gebeurtenishorison nie. Hierdie oplossings het sogenaamde naakte enkelhede wat van buite af waargeneem kan word, en word dus beskou onfisies. Die kosmiese sensuurhipotese sluit die vorming van sulke enkelhede uit wanneer dit geskep word deur die swaartekrag van realistiese materie. [2] Dit word ondersteun deur numeriese simulasies. [78]

Vanweë die relatiewe groot sterkte van die elektromagnetiese krag, word verwag dat swart gate wat ontstaan ​​as gevolg van die ineenstorting van sterre, die byna neutrale lading van die ster sal behou. Rotasie word egter verwag om 'n universele kenmerk van kompakte astrofisiese voorwerpe te wees. Die swartgatkandidaat-binêre X-straalbron GRS 1915 + 105 [79] het blykbaar 'n hoekmomentum naby die maksimum toegelate waarde. Daardie onbeperkte limiet is [80]

om definisie van 'n dimensielose draai-parameter sodanig toe te laat dat [80]

0 ≤ c J G M 2 ≤ 1. < displaystyle 0 leq < frac >> leq 1.> [80] [Nota 1]

Swartgatklassifikasies
Klas Ongeveer
massa
Ongeveer
radius
Baie groot swart gat 10 5 –10 10 M 0,001–400 AU
Intermediêre massa swart gat 10 3 M 10 3 km ≈ RAarde
Sterre swart gat 10 M 30 km
Mikro swart gat tot MMaan tot 0,1 mm

Swart gate word gewoonlik volgens hul massa geklassifiseer, onafhanklik van hoekmomentum, J. Die grootte van 'n swart gat, soos bepaal deur die radius van die gebeurtenishorison, of Schwarzschild-radius, is eweredig aan die massa, M, deur

waar rs is die Schwarzschild-radius en M is die massa van die Son. [82] Vir 'n swart gat met nie-nul spin en / of elektriese lading, is die radius kleiner, [Opmerking 2] totdat 'n ekstreme swart gat 'n gebeurtenishorison naby [83] kan hê

Gebeurtenishorison

Die bepalende kenmerk van 'n swart gat is die voorkoms van 'n gebeurtenishorison - 'n grens in ruimtetyd waardeur materie en lig slegs na binne kan beweeg na die massa van die swart gat. Niks, selfs nie lig nie, kan van binne die horison ontsnap nie. [85] [86] Daar word na die gebeurtenishorison as sodanig verwys, want as 'n gebeurtenis binne die grens plaasvind, kan inligting van daardie gebeurtenis nie 'n eksterne waarnemer bereik nie, wat dit onmoontlik maak om vas te stel of so 'n gebeurtenis plaasgevind het. [87]

Soos voorspel deur algemene relatiwiteit, vervorm die teenwoordigheid van 'n massa die ruimtetyd op so 'n manier dat die paaie wat deeltjies volg na die massa buig. [88] By die gebeurtenishorison van 'n swart gat word hierdie vervorming so sterk dat daar geen paaie is wat van die swart gat af wegloop nie. [89]

Vir 'n ver waarnemer lyk dit asof horlosies langs 'n swart gat stadiger tik as dié wat verder van die swart gat af is. [90] As gevolg van hierdie effek, ook bekend as swaartekragtydverwyding, lyk dit of 'n voorwerp wat in 'n swart gat val, stadig raak namate dit die gebeurtenishorison nader, en dit oneindig baie tyd neem om dit te bereik. [91] Terselfdertyd vertraag alle prosesse op hierdie voorwerp, vanuit die oogpunt van 'n vaste buite-waarnemer, wat veroorsaak dat enige lig wat deur die voorwerp uitgestraal word, rooier en dowwer lyk, 'n effek wat bekend staan ​​as swaartekragrooi verskuiwing. [92] Uiteindelik vervaag die vallende voorwerp totdat dit nie meer gesien kan word nie. Hierdie proses gebeur gewoonlik baie vinnig met 'n voorwerp wat binne minder as 'n sekonde uit die oog verdwyn. [93]

Aan die ander kant sien onvernietigbare waarnemers wat in 'n swart gat val, nie een van hierdie effekte raak nie, aangesien hulle die horison oorskry. Volgens hul eie horlosies, wat vir hulle voorkom of dit normaal tik, kruis hulle die gebeurtenishorison na 'n eindige tyd sonder om enige enkele gedrag in die klassieke algemene relatiwiteit op te let. Dit is onmoontlik om die ligging van die gebeurtenishorison uit plaaslike waarnemings te bepaal, as gevolg van Einstein se ekwivalensiebeginsel. [94] [95]

Die topologie van die gebeurtenishorison van 'n swart gat by ewewig is altyd bolvormig. [Opmerking 4] [98] Vir nie-roterende (statiese) swart gate is die meetkunde van die gebeurtenishorison presies sferies, terwyl die rotasie van swart gate die gebeurehorison is. [99] [100] [101]

Enkelheid

In die middel van 'n swart gat, soos beskryf deur algemene relatiwiteit, kan 'n gravitasie-enkelheid lê, 'n gebied waar die ruimtetydkromming oneindig word. [102] Vir 'n nie-roterende swart gat, het hierdie streek die vorm van 'n enkele punt en vir 'n roterende swart gat word dit uitgesmeer om 'n ring-singulariteit te vorm wat in die draaiingsvlak lê. [103] In albei gevalle het die enkelvoud gebied geen volume nie. Daar kan ook aangetoon word dat die enkelvoudige streek al die massa van die swartgatoplossing bevat. [104] Die enkelvoudige streek kan dus beskou word as oneindige digtheid. [105]

Waarnemers wat in 'n swart gat van Schwarzschild val (dit wil sê, nie-draaiend en nie gelaai nie), kan nie vermy om in die enkelvoud gedra te word sodra hulle die gebeurtenishorison oorsteek nie. Hulle kan die ervaring verleng deur weg te versnel om hul afdraande te vertraag, maar net tot 'n limiet. [106] Wanneer hulle die singulariteit bereik, word hulle verpletter tot oneindige digtheid en word hul massa by die totaal van die swart gat gevoeg. Voordat dit gebeur, sal hulle deur die groeiende getykragte verskeur word in 'n proses wat soms spaghettifisering of die "noodle-effek" genoem word. [107]

In die geval van 'n gelaaide (Reissner – Nordström) of roterende (Kerr) swart gat, is dit moontlik om die singulariteit te vermy. Deur hierdie oplossings sover moontlik uit te brei, blyk dit die hipotetiese moontlikheid om die swart gat in 'n ander ruimtetyd te verlaat, met die swart gat wat as 'n wurmgat dien.[108] Die moontlikheid om na 'n ander heelal te reis, is egter slegs teoreties, aangesien enige versteuring hierdie moontlikheid sou vernietig. [109] Dit blyk ook moontlik te wees om geslote tydelike krommes (terug te keer na die eie verlede) rondom die Kerr-singulariteit te volg, wat lei tot probleme met oorsaaklikheid soos die grootparadoks. [110] Daar word verwag dat geen van hierdie eienaardige effekte sou oorleef in 'n behoorlike kwantumbehandeling van draaiende en gelaaide swart gate nie. [111]

Die voorkoms van singulariteite in die algemene relatiwiteit word algemeen gesien as 'n teken van die uiteensetting van die teorie. [112] Daar word egter verwag dat hierdie uiteensetting voorkom in 'n situasie waar kwantumeffekte hierdie aksies moet beskryf, as gevolg van die uiters hoë digtheid en daarom deeltjie-interaksies. Tot op hede was dit nog nie moontlik om kwantum- en gravitasie-effekte in 'n enkele teorie te kombineer nie, hoewel daar pogings bestaan ​​om so 'n teorie van kwantumgravitasie te formuleer. Daar word algemeen verwag dat so 'n teorie geen enkelhede sal bevat nie. [113] [114]

Fotonsfeer

Die foton sfeer is 'n bolvormige grens van nul dikte waarin fotone wat op raaklyne aan die sfeer beweeg, vasgevang sou word in 'n sirkelvormige baan om die swart gat. Vir nie-roterende swart gate het die foton-sfeer 'n straal van 1,5 keer die Schwarzschild-radius. Hulle wentelbane sou dinamies onstabiel wees, en daarom sou enige klein versteuring, soos 'n deeltjie van die materie wat val, 'n onstabiliteit veroorsaak wat mettertyd sou groei, of die foton op 'n uitwaartse baan sou plaas om die swart gat te laat ontsnap, of op 'n innerlike spiraal waar dit uiteindelik die gebeurtenishorison sou oorsteek. [115]

Alhoewel lig nog steeds uit die fotonfeer kan ontsnap, sal enige lig wat die fotonfeer op 'n inkomende baan kruis, deur die swart gat vasgevang word. Daarom moet enige lig wat 'n waarnemer van buite die foton sfeer bereik, deur voorwerpe tussen die foton sfeer en die gebeurtenis horison uitgestraal word. [115] Vir 'n Kerr-swart gat hang die straal van die fotonfeer af van die draai-parameter en van die besonderhede van die fotonbaan, wat verloop kan word (die foton draai in dieselfde sin as die swartgat-draai) of retrograde. [116] [117]

Ergosfeer

Roterende swart gate word omring deur 'n gebied van ruimtetyd waarin dit onmoontlik is om stil te staan, die ergosfeer genoem. Dit is die resultaat van 'n proses wat bekend staan ​​as raam-slepende algemene relatiwiteit voorspel dat enige roterende massa geneig sal wees om die ruimtetyd wat dit omring, effens te "sleep". Enige voorwerp naby die roterende massa sal geneig wees om in die rigting van die draai te begin beweeg. Vir 'n roterende swart gat is hierdie effek so sterk naby die gebeurtenishorison dat 'n voorwerp vinniger as die ligspoed in die teenoorgestelde rigting moet beweeg om net stil te staan. [119]

Die ergosfeer van 'n swart gat is 'n volume wat begrens word deur die horison van die swart gat en die ergosurface, wat saamval met die gebeurtenishorison aan die pole, maar op 'n veel groter afstand rondom die ewenaar is. [118]

Voorwerpe en bestraling kan normaalweg uit die ergosfeer ontsnap. Deur die Penrose-proses kan voorwerpe met meer energie uit die ergosfeer verskyn as waarmee hulle ingegaan het. Die ekstra energie word geneem uit die rotasie-energie van die swart gat. Daardeur vertraag die rotasie van die swart gat. [120] 'n Variasie van die Penrose-proses in die teenwoordigheid van sterk magnetiese velde, word die Blandford-Znajek-proses beskou as 'n waarskynlike meganisme vir die enorme helderheid en relativistiese strale van kwasars en ander aktiewe galaktiese kerne.

Binneste stabiele sirkelbaan (ISCO)

In Newtonse swaartekrag kan toetsdeeltjies stabiel wentel op willekeurige afstande van 'n sentrale voorwerp. In die algemene relatiwiteit bestaan ​​daar egter 'n innerlike stabiele sirkelbaan (wat dikwels die ISCO genoem word), waarin enige oneindige minimale versteurings tot 'n sirkelbaan tot inspirasie in die swart gat sal lei. [121] Die ligging van die ISCO hang af van die draai van die swart gat, in die geval van 'n swart gat van Schwarzschild (draai nul) is:

en neem af met toenemende swartgat-spin vir deeltjies wat in dieselfde rigting as die draai wentel. [122]

Gegewe die bisarre karakter van swart gate, is dit lank gevra of sulke voorwerpe in die natuur kan bestaan ​​en of dit bloot patologiese oplossings vir Einstein se vergelykings is. Einstein het self verkeerdelik gedink dat swart gate nie sou vorm nie, omdat hy van mening was dat die hoekmomentum van ineenstortende deeltjies hul beweging in een of ander radius sou stabiliseer. [123] Dit het daartoe gelei dat die algemene relatiwiteitsgemeenskap jare lank al die resultate van die teendeel afgewys het. 'N Minderheid van relativiste het egter voortgegaan om aan te voer dat swart gate fisiese voorwerpe was, [124] en teen die einde van die sestigerjare het hulle die meerderheid navorsers in die veld oortuig dat daar geen hindernis is vir die vorming van 'n gebeurtenishorison nie. [ aanhaling nodig ]

Penrose het getoon dat sodra 'n gebeurtenishorison vorm, algemene relatiwiteit sonder kwantummeganika vereis dat 'n enkelheid binne sal vorm. [57] Kort daarna het Hawking getoon dat baie kosmologiese oplossings wat die oerknal beskryf, singulariteite het sonder skalaarvelde of ander eksotiese stowwe (sien "Penrose – Hawking singulariteitstellings"). [ opheldering nodig ] Die Kerr-oplossing, die stelling sonder hare en die wette van die swartgat-termodinamika, het getoon dat die fisiese eienskappe van swart gate eenvoudig en verstaanbaar was, wat hulle gerespekteerde onderwerpe vir navorsing gemaak het. [125] Konvensionele swart gate word gevorm deur swaar voorwerpe soos sterre se ineenstorting, maar dit kan in teorie ook deur ander prosesse gevorm word. [126] [127]

Gravitasie-ineenstorting

Gravitasie-ineenstorting vind plaas as die interne druk van 'n voorwerp onvoldoende is om die voorwerp se eie swaartekrag te weerstaan. By sterre kom dit gewoonlik voor omdat 'n ster te min "brandstof" oor het om sy temperatuur deur sterre nukleosintese te handhaaf, of omdat 'n ster wat stabiel sou gewees het, ekstra materiaal ontvang op 'n manier wat sy kerntemperatuur nie verhoog nie. In beide gevalle is die ster se temperatuur nie meer hoog genoeg om te verhoed dat dit onder sy eie gewig instort nie. [128] Die ineenstorting kan stopgesit word deur die ontaardingsdruk van die bestanddele van die ster, wat die kondensasie van materie in 'n eksotiese digter toestand laat plaasvind. Die resultaat is een van die verskillende soorte kompakte sterre. Watter tipe vorms hang af van die massa van die oorblywende oorspronklike ster wat oorbly as die buitenste lae weggewaai is (byvoorbeeld in 'n tipe II-supernova). Die massa van die oorblyfsel, die ineengestorte voorwerp wat die ontploffing oorleef, kan aansienlik minder wees as die oorspronklike ster. Oorblyfsels van meer as 5 M word vervaardig deur sterre van meer as 20 M voor die ineenstorting. [128]

As die massa van die oorblyfsel ongeveer 3–4 M oorskry (die Tolman-Oppenheimer-Volkoff-limiet [38]), hetsy omdat die oorspronklike ster baie swaar was, of omdat die oorblywende bykomende massa deur die aanwas van materie versamel is, selfs die ontaardingsdruk van neutrone is onvoldoende om die ineenstorting te stop. Geen bekende meganisme (behalwe moontlik druk op kwark-degenerasie, sien kwarkster) is kragtig genoeg om die inploffing te stop nie en die voorwerp sal onvermydelik in duie stort om 'n swart gat te vorm. [128]

Die swaartekrag-ineenstorting van swaar sterre word aanvaar dat dit verantwoordelik is vir die vorming van sterremassa swart gate. Stervorming in die vroeë heelal het moontlik baie massiewe sterre tot gevolg gehad, wat met hul ineenstorting swart gate van tot 10 3 M sou oplewer. . Hierdie swart gate kan die sade wees van die supermassiewe swart gate wat in die sentrums van die meeste sterrestelsels voorkom. [130] Daar word verder voorgestel dat massiewe swart gate met tipiese massas van

10 5 M kon gevorm het uit die direkte ineenstorting van gaswolke in die jong heelal. [126] Hierdie massiewe voorwerpe is voorgestel as die saad wat uiteindelik die vroegste kwasare gevorm het wat al by rooiverskuiwing z ∼ 7 < displaystyle z sim 7> waargeneem is. [131] Sommige kandidate vir sulke voorwerpe is in waarnemings van die jong heelal gevind. [126]

Alhoewel die meeste energie wat tydens gravitasie-ineenstorting vrygestel word, baie vinnig vrygestel word, sien 'n buite-waarnemer nie eintlik die einde van hierdie proses nie. Al neem die ineenstorting 'n beperkte hoeveelheid tyd vanaf die verwysingsraamwerk van afvallende materie, sou 'n verre waarnemer die afvalmateriaal stadig sien en tot stilstand kom net bo die gebeurtenishorison, as gevolg van die swaartekragtyddilatasie. Lig van die ineenstortende materiaal neem langer en langer om die waarnemer te bereik, met die lig wat uitgestraal word net voordat die gebeurtenishorison vorm, oneindig lank vertraag. Dus sien die eksterne waarnemer nooit die vorming van die gebeurtenishorison in plaas daarvan nie, dit lyk asof die ineenstortende materiaal dowwer word en al hoe meer rooi verskuif en uiteindelik verdwyn. [132]

Oer-swart gate en die oerknal

Gravitasie-ineenstorting verg groot digtheid. In die huidige tydvak van die heelal word hierdie hoë digthede slegs in sterre aangetref, maar in die vroeë heelal kort na die oerknal was die digthede baie groter, wat moontlik die skep van swart gate moontlik gemaak het. Hoë digtheid alleen is nie genoeg om die vorming van swart gate toe te laat nie, aangesien 'n eenvormige massaverdeling nie die massa kan laat saamtrek nie. Om oorspronklike swart gate in so 'n digte medium te vorm, moes daar aanvanklike digtheidsversteurings gewees het wat dan onder hul eie swaartekrag kon groei. Verskillende modelle vir die vroeë heelal wissel baie in hul voorspellings oor die omvang van hierdie skommelinge. Verskeie modelle voorspel die ontstaan ​​van oorspronklike swart gate wat wissel in grootte vanaf 'n Planck-massa (mP= √ ħc/G ≈ 1.2 × 10 19 GeV /c 2 ≈ 2,2 × 10 −8 kg) tot honderdduisende sonmassas. [127]

Ondanks die feit dat die vroeë heelal uiters dig was - baie digter as wat gewoonlik benodig word om 'n swart gat te vorm - het dit tydens die oerknal nie weer in 'n swart gat geval nie. Modelle vir die gravitasie-ineenstorting van voorwerpe van relatiewe konstante grootte, soos sterre, is nie noodwendig op dieselfde manier van toepassing op vinnig groeiende ruimtes soos die oerknal nie. [133]

Botsings met hoë energie

Gravitasie-ineenstorting is nie die enigste proses wat swart gate kan veroorsaak nie. In beginsel kan swart gate gevorm word in botsings met 'n hoë energie wat voldoende digtheid behaal. Vanaf 2002 is geen sulke gebeurtenisse opgespoor nie, hetsy direk of indirek as 'n tekort aan die massa-balans in deeltjieversneller-eksperimente. [134] Dit dui daarop dat daar 'n onderste limiet moet wees vir die massa swart gate. Teoreties word verwag dat hierdie grens rondom die Planck-massa sal lê, waar daar van kwantumeffekte verwag word om die voorspellings van algemene relatiwiteit ongeldig te maak. [135] Dit sou die skep van swart gate stewig buite bereik van enige hoë-energieproses wat op of naby die Aarde plaasvind, plaas. Sekere verwikkelinge in kwantumgravitasie dui egter daarop dat die minimum swartgatmassa baie laer kan wees: sommige scenario's in die semewêreld stel byvoorbeeld die grens so laag as 1 TeV /c 2. [136] Dit sou dit denkbaar maak dat mikro-swart gate geskep word in die hoë-energie botsings wat plaasvind wanneer kosmiese strale die aarde se atmosfeer tref, of moontlik in die Large Hadron Collider by CERN. Hierdie teorieë is baie bespiegelend, en die skep van swart gate in hierdie prosesse word deur baie spesialiste onwaarskynlik geag. [137] Al sou mikro-swart gate gevorm kon word, word verwag dat dit binne ongeveer 10-25 sekondes sou verdamp en geen bedreiging vir die aarde sou inhou nie. [138]

Groei

Sodra 'n swart gat gevorm het, kan dit aanhou groei deur ekstra materiaal op te neem. Enige swart gat sal voortdurend gas en interstellêre stof uit sy omgewing absorbeer. Hierdie groeiproses is een moontlike manier waarop sommige supermassiewe swart gate gevorm kan word, hoewel die vorming van supermassiewe swart gate steeds 'n oop navorsingsveld is. [130] 'n Soortgelyke proses is voorgestel vir die vorming van intermediêre massa swart gate wat in bolvormige trosse voorkom. [139] Swart gate kan ook saamsmelt met ander voorwerpe soos sterre of selfs ander swart gate. Dit word geglo dat dit belangrik was, veral in die vroeë groei van supermassiewe swart gate, wat kon ontstaan ​​uit die samevoeging van baie kleiner voorwerpe. [130] Die proses is ook voorgestel as die oorsprong van sommige swart gate met tussenmassa. [140] [141]

Verdamping

In 1974 het Hawking voorspel dat swart gate nie heeltemal swart is nie, maar klein hoeveelhede termiese straling by 'n temperatuur uitstraalc 3 / (8πGMkB] [63] hierdie effek het bekend geword as Hawking-bestraling. Deur kwantumveldteorie toe te pas op 'n statiese agtergrond van swart gate, het hy vasgestel dat 'n swart gat deeltjies moet uitstraal wat 'n perfekte swart liggaams spektrum vertoon. Sedert Hawking se publikasie het baie ander die resultaat deur verskillende benaderings bevestig. [142] As die teorie van Hawking oor swartgatstraling korrek is, word verwag dat swart gate mettertyd krimp en verdamp, aangesien dit massa verloor deur die uitstoot van fotone en ander deeltjies. [63] Die temperatuur van hierdie termiese spektrum (Hawking-temperatuur) is eweredig aan die swaartekrag van die swart gat, wat vir 'n swart gat van Schwarzschild omgekeerd eweredig is aan die massa. Daarom gee groot swart gate minder straling as klein swart gate. [143]

'N Sterre swart gat van 1 M het 'n Hawking-temperatuur van 62 nanokelviene. [144] Dit is veel minder as die 2,7 K temperatuur van die kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling. Stermassa of groter swart gate ontvang meer massa uit die kosmiese mikrogolfagtergrond as wat dit deur Hawking-straling uitstraal en sal dus groei in plaas van krimp. [145] Om 'n Hawking-temperatuur groter as 2,7 K te hê (en kan verdamp), sou 'n swart gat 'n massa benodig wat minder is as die Maan. So 'n swart gat het 'n deursnee van minder as 'n tiende van 'n millimeter. [146]

As 'n swart gat baie klein is, sal die stralingseffekte na verwagting baie sterk word. 'N Swart gat met 'n massa van 'n motor het 'n deursnee van ongeveer 10-24 m en neem 'n nanosekonde om te verdamp, waartydens dit 'n helderheid van meer as 200 keer dié van die son sal hê. Daar word verwag dat swart gate met laer massa nog vinniger verdamp, byvoorbeeld 'n swart gat met massa 1 TeV /c 2 sou minder as 10 - 88 sekondes neem om heeltemal te verdamp. Vir so 'n klein swart gaatjie word verwag dat kwantum-swaartekrag-effekte 'n belangrike rol sal speel en dat dit so hipoteties so 'n klein swart gaatjie stabiel kan maak, hoewel die huidige ontwikkeling in kwantumgravitasie nie daarop dui dat dit die geval is nie. [147] [148]

Die Hawking-bestraling vir 'n astrofisiese swart gat word voorspel baie swak en sal dus buitengewoon moeilik opspoorbaar vanaf die aarde wees. 'N Moontlike uitsondering is egter die uitbarsting van gammastrale wat in die laaste fase van die verdamping van oer-swart gate uitgestraal is. Soektogte na sulke flitse is onsuksesvol en bied streng perke aan die moontlikheid van die bestaan ​​van oormatige swart gate. [149] NASA se Fermi gammastraal-ruimteteleskoop wat in 2008 van stapel gestuur is, sal die soeke na hierdie flitse voortgaan. [150]

As swart gate verdamp via Hawking-straling, verdamp 'n swart gat in die sonmassa (begin sodra die temperatuur van die kosmiese mikrogolfagtergrond onder die van die swart gat daal) gedurende 'n tydperk van 10 64 jaar. [151] 'n Supermassiewe swart gat met 'n massa van 10 11 M verdamp binne ongeveer 2 × 10 100 jaar. [152] Daar word voorspel dat sommige monster swart gate in die heelal sal groei tot miskien 10 14 M tydens die ineenstorting van superklusters van sterrestelsels. Selfs hierdie verdamp oor 'n tydskaal van tot 10 106 jaar. [151]

Uit die aard van die saak straal swart gate self geen ander elektromagnetiese straling af as die hipotetiese Hawking-bestraling nie, en astrofisici wat op soek is na swart gate, moet oor die algemeen op indirekte waarnemings staatmaak. Byvoorbeeld, die bestaan ​​van 'n swart gat kan soms afgelei word deur die invloed daarvan op die omgewing te sien. [153]

Op 10 April 2019 is 'n beeld van 'n swart gat vrygestel, wat op 'n vergrote manier gesien word omdat die ligpaaie naby die horison baie krom is. Die donker skaduwee in die middel is die gevolg van ligte paaie wat deur die swart gat geabsorbeer word. [22] Die beeld is in vals kleur, aangesien die bespeurde lighalo in hierdie beeld nie in die sigbare spektrum is nie, maar radiogolwe.

Die Event Horizon Telescope (EHT), is 'n aktiewe program wat die onmiddellike omgewing van die gebeurtenishorison van swart gate, soos die swart gat in die middel van die Melkweg, direk waarneem. In April 2017 het EHT begin met die waarneming van die swart gat in die middel van Messier 87. [154] "In totaal het agt radiowaarnemings op ses berge en vier vastelande die sterrestelsel in Maagd gedurende 10 dae aan en uit waargeneem in April 2017" om verskaf die data wat die beeld twee jaar later in April 2019 lewer. [155] Na twee jaar se dataverwerking het EHT die eerste direkte beeld van 'n swart gat vrygestel, spesifiek die supermassiewe swart gat wat in die middel van die bogenoemde sterrestelsel lê. [156] [157] Wat sigbaar is, is nie die swart gat nie, wat swart lyk vanweë die verlies van alle lig binne hierdie donker streek, maar eerder die gasse aan die rand van die gebeurtenishorison, wat as oranje of rooi, wat die swart gat definieer. [158]

Die verheldering van hierdie materiaal in die 'onderste' helfte van die verwerkte EHT-beeld word vermoedelik veroorsaak deur Doppler-straalwerk, waardeur materiaal wat die kyker met relativistiese snelhede nader, as helderder beskou word as materiaal wat wegbeweeg. In die geval van 'n swart gat, impliseer hierdie verskynsel dat die sigbare materiaal teen relativistiese snelhede (& gt1000 km / s) draai, die enigste snelheid waarmee dit die geweldige aantrekkingskrag van die enkelheid sentrifugaal kan balanseer en daardeur in 'n baan bo die gebeurtenishorison bly. Hierdie konfigurasie van helder materiaal impliseer dat die EHT M87 * waargeneem het vanuit 'n perspektief wat die swart gat se aanwasskyf byna rand vang, terwyl die hele stelsel kloksgewys draai. [159] [160] Die uiterste swaartekrag-lens wat verband hou met swart gate lewer egter die illusie van 'n perspektief wat die aanwas-skyf van bo af sien. In werklikheid is die meeste ringe in die EHT-beeld geskep toe die lig wat aan die ander kant van die aanwasskyf uitstraal rondom die swaartekrag van die swart gat goed gebuig het en dit vrygespring het, beteken dat die meeste moontlike perspektiewe op M87 * die hele skyf kan sien. , selfs dit direk agter die "skaduwee".

Voor dit, in 2015, het die EHT magnetiese velde net buite die gebeurtenishorison van Boogskutter A * opgespoor, en selfs sommige van hul eienskappe onderskei. Die veldlyne wat deur die aanwasskyf gaan, is 'n komplekse mengsel van geordende en deurmekaar. Die bestaan ​​van magnetiese velde is voorspel deur teoretiese studies van swart gate. [161] [162]

Opsporing van swaartekraggolwe deur swart gate saam te smelt

Op 14 September 2015 het die LIGO gravitasiegolfwaarneming die allereerste suksesvolle direkte waarneming van swaartekraggolwe gemaak. [11] [164] Die sein stem ooreen met die teoretiese voorspellings vir die swaartekraggolwe wat geproduseer word deur die samesmelting van twee swart gate: een met ongeveer 36 sonmassas, en die ander ongeveer 29 sonmassas. [11] [165] Hierdie waarneming lewer die mees konkrete bewyse vir die bestaan ​​van swart gate tot nog toe. Die gravitasiegolfsein dui byvoorbeeld daarop dat die skeiding van die twee voorwerpe voor die samesmelting net 350 km was (of ongeveer vier keer die Schwarzschild-radius wat ooreenstem met die afgeleide massas). Die voorwerpe moes dus buitengewoon kompak gewees het, wat swart gate as die mees aanneemlike interpretasie gelaat het. [11]

Belangriker nog, die sein wat deur LIGO waargeneem is, het ook die begin van die afbreek van die samesmelting ingesluit, die sein wat geproduseer word terwyl die nuutgevormde kompakte voorwerp stilstaan. Dit is waarskynlik die mees direkte manier om 'n swart gat waar te neem. [166] Uit die LIGO-sein is dit moontlik om die frekwensie en dempingstyd van die dominante modus van die belslag te onttrek. Hieruit is dit moontlik om die massa en hoekmomentum van die finale voorwerp af te lei, wat ooreenstem met onafhanklike voorspellings uit numeriese simulasies van die samesmelting. [167] Die frekwensie en verval van die dominante modus word bepaal deur die meetkunde van die foton sfeer. Daarom kan die waarneming van hierdie modus die teenwoordigheid van 'n fotonfeer bevestig, maar dit kan nie moontlike eksotiese alternatiewe vir swart gate uitsluit wat kompak genoeg is om 'n fotonfeer te hê nie. [166]

Die waarneming lewer ook die eerste waarnemingsbewyse vir die bestaan ​​van sterrewigmassa-swartgattebinaries. Verder is dit die eerste waarnemingsgetuienis van swartmassa's van sterremassa wat 25 sonmassas of meer weeg. [168]

Sedertdien is baie meer gravitasiegolfgebeurtenisse waargeneem. [13]

Behoorlike bewegings van sterre wat om Boogskutter A * wentel

Die regte bewegings van sterre naby die middel van ons eie Melkweg lewer sterk waarnemingsbewyse dat hierdie sterre om 'n supermassiewe swart gat wentel. [169] Sedert 1995 volg sterrekundiges die bewegings van 90 sterre wat wentel om 'n onsigbare voorwerp wat saamval met die radiobron Boogskutter A *. Deur hul bewegings op Kepleriaanse bane te pas, kon die sterrekundiges in 1998 aflei dat 'n 2,6 × 10 6 M voorwerp moet in 'n volume met 'n straal van 0,02 ligjaar voorkom om die bewegings van daardie sterre te veroorsaak. [170] Sedertdien het een van die sterre - genaamd S2 - 'n volle baan voltooi. Vanuit die orbitale data kon sterrekundiges die berekeninge van die massa tot 4,3 × 10 6 M verfyn en 'n radius van minder as 0,002 ligjare vir die voorwerp wat die baanbeweging van daardie sterre veroorsaak. [169] Die boonste perk op die grootte van die voorwerp is nog steeds te groot om te toets of dit kleiner is as die Schwarzschild-radius, maar hierdie waarnemings dui sterk daarop dat die sentrale voorwerp 'n supermassiewe swart gat is, aangesien daar geen ander waarskynlike scenario's bestaan ​​om soveel te beperk nie onsigbare massa in so 'n klein volume. [170] Daar is ook waarnemingsbewyse dat hierdie voorwerp 'n gebeurtenishorison kan hê, 'n kenmerk wat eie is aan swart gate. [171]

Aanwas van materie

As gevolg van die behoud van die hoekmomentum sal [173] gas wat in die gravitasieput val wat deur 'n massiewe voorwerp geskep word, gewoonlik 'n skyfagtige struktuur rondom die voorwerp vorm. Indrukke van kunstenaars, soos die gepaardgaande voorstelling van 'n swart gat met korona, beeld die swart gat gewoonlik uit asof dit 'n plat ruimte is wat die deel van die skyf net daaragter wegsteek, maar in werklikheid sou gravitasie-lens die beeld van die aanwas skyf. [174]

Binne so 'n skyf sou wrywing veroorsaak dat die momentum van die hoek na buite vervoer word, sodat die materie verder na binne kan val en sodoende potensiële energie vrystel en die temperatuur van die gas verhoog. [175]

Wanneer die aanwas-voorwerp 'n neutronster of 'n swart gat is, wentel die gas in die binneste aanwasskyf teen baie hoë snelhede as gevolg van sy nabyheid aan die kompakte voorwerp. Die gevolglike wrywing is so beduidend dat dit die binneste skyf verhit tot temperature waarteen dit groot hoeveelhede elektromagnetiese straling (hoofsaaklik X-strale) uitstraal. Hierdie helder X-straalbronne kan deur teleskope opgespoor word. Hierdie proses van aanwas is een van die doeltreffendste energieproduserende prosesse waarvan bekend is dat tot 40% van die rusmassa van die geakkrediteerde materiaal as straling vrygestel kan word. [175] (In kernfusie sal slegs ongeveer 0,7% van die rusmassa as energie uitgestraal word.) In baie gevalle word aanwasplate vergesel deur relativistiese strale wat langs die pole uitgestraal word, wat baie van die energie wegdra. Die meganisme vir die skep van hierdie stralers word tans nie goed verstaan ​​nie, deels as gevolg van onvoldoende data. [176]

As sodanig word baie van die meer energieke verskynsels van die heelal toegeskryf aan die aanwas van materie op swart gate. In die besonder word geglo dat aktiewe galaktiese kerne en kwasars die aanwasskywe van supermassiewe swart gate is. [177] Net so word algemeen aanvaar dat X-straalbinaries binêre sterstelsels is waarin een van die twee sterre 'n kompakte voorwerp is wat die aangeleentheid toeneem. [177] Daar is ook voorgestel dat sommige ultralumine X-straalbronne die aanwasskywe van swartmassa met tussenmassa kan wees. [178]

In November 2011 is die eerste direkte waarneming van 'n kwasar-aanwasskyf rondom 'n supermassiewe swart gat gerapporteer. [179] [180]

X-straal-binaries

X-straal-binaries is binêre sterstelsels wat 'n meerderheid van hul straling in die X-straalgedeelte van die spektrum uitstraal. Daar word algemeen gedink dat hierdie X-straal-emissies ontstaan ​​as een van die sterre (kompakte voorwerp) materie van 'n ander (gewone) ster versamel. Die teenwoordigheid van 'n gewone ster in so 'n stelsel bied die geleentheid om die sentrale voorwerp te bestudeer en vas te stel of dit 'n swart gat is. [177]

As so 'n stelsel seine uitstuur wat direk na die kompakte voorwerp teruggevoer kan word, kan dit nie 'n swart gat wees nie. Die afwesigheid van so 'n sein sluit egter nie die moontlikheid uit dat die kompakte voorwerp 'n neutronster is nie. Deur die begeleidende ster te bestudeer, is dit dikwels moontlik om die orbitale parameters van die stelsel te verkry en 'n skatting te kry vir die massa van die kompakte voorwerp. As dit veel groter is as die Tolman-Oppenheimer-Volkoff-limiet (die maksimum massa wat 'n ster kan hê sonder om inmekaar te stort), kan die voorwerp nie 'n neutronster wees nie en daar word gewoonlik verwag dat dit 'n swart gat is. [177]

Die eerste sterk kandidaat vir 'n swart gat, Cygnus X-1, is in 1972 deur Charles Thomas Bolton, [181] Louise Webster, en Paul Murdin [182] ontdek. [183] ​​[184] Sommige twyfel egter dat gebly as gevolg van die onsekerhede wat die gevolg is dat die metgesel ster baie swaarder is as die kandidaat-swart gat. Tans word beter kandidate vir swart gate gevind in 'n klas X-straal-binaries wat sagte X-straaltransiënte genoem word. In hierdie stelselklasse het die metgesel-ster 'n relatiewe lae massa, wat die akkurate skatting van die swartgatmassa moontlik maak. Boonop gee hierdie stelsels slegs tien maande lank elke 10–50 jaar aktiewe straling uit. Gedurende die periode van lae X-straalemissie (stilstand genoem) is die aanwasskyf buitengewoon flou, wat die begeleidende ster gedurende hierdie periode uitvoerig kan waarneem. Een van die beste sulke kandidate is V404 Cygni. [177]

Kwasi-periodieke ossillasies

Die X-straal-uitstoot van aanwas-skywe flikker soms op sekere frekwensies. Hierdie seine word kwasi-periodieke ossillasies genoem en word vermoedelik veroorsaak deur materiaal wat langs die binneste rand van die aanwasskyf beweeg (die binneste stabiele sirkelbaan). As sodanig word hul frekwensie gekoppel aan die massa van die kompakte voorwerp. Dit kan dus gebruik word as 'n alternatiewe manier om die massa van swart gate te bepaal. [185]

Galaktiese kerne

Sterrekundiges gebruik die term "aktiewe sterrestelsel" om sterrestelsels met ongewone eienskappe te beskryf, soos ongewone spektrale lynemissie en baie sterk radio-emissie. Teoretiese en waarnemingsstudies het getoon dat die aktiwiteit in hierdie aktiewe galaktiese kerne (AGN) verklaar kan word deur die teenwoordigheid van supermassiewe swart gate, wat miljoene kere so massief kan wees as sterre. Die modelle van hierdie AGN bestaan ​​uit 'n sentrale swart gat wat miljoene of miljarde kere massiewer kan wees as die son, 'n skyf met interstellêre gas en stof wat 'n aanwasskyf genoem word en twee strale loodreg op die aanwasskyf. [186] [187]

Alhoewel daar na verwagting supermassiewe swart gate in die meeste AGN gevind sal word, is slegs sommige sterrestelsels se kerne noukeuriger bestudeer in pogings om die werklike massas van die sentrale supermassiewe swartgatkandidate te identifiseer en te meet. Van die opvallendste sterrestelsels met supermassiewe swartgatkandidate is die Andromeda-sterrestelsel, M32, M87, NGC 3115, NGC 3377, NGC 4258, NGC 4889, NGC 1277, PB 287, APM 08279 + 5255 en die Sombrero-sterrestelsel. [189]

Dit word nou algemeen aanvaar dat die middelpunt van byna elke sterrestelsel, nie net aktiewe nie, 'n supermassiewe swart gat bevat. [190] Die noue waarnemingskorrelasie tussen die massa van hierdie gat en die snelheidsverspreiding van die bult van die gasheerstelsel, bekend as die M – sigma-verhouding, dui sterk op 'n verband tussen die vorming van die swart gat en dié van die sterrestelsel self. [191]

Mikrolensering (voorgestel)

'N Ander manier waarop die aard van 'n voorwerp in die swart gat in die toekoms getoets kan word, is die waarneming van effekte wat veroorsaak word deur 'n sterk swaartekragveld in hul omgewing. Een so 'n effek is gravitasie-lens: die vervorming van die ruimtetyd rondom 'n massiewe voorwerp laat ligstrale afbuig net soos lig wat deur 'n optiese lens gaan. Daar is waarnemings gemaak van swak swaartekraglense, waarin ligstrale met enkele boogsekondes afgewyk word. Dit is egter nooit direk waargeneem vir 'n swart gat nie. [193] Een moontlikheid om gravitasie-lens deur 'n swart gat waar te neem, is om sterre in 'n wentelbaan om die swart gat waar te neem. Daar is verskeie kandidate vir so 'n waarneming in 'n wentelbaan rondom Boogskutter A *. [193]

Die bewyse vir sterre swart gate berus sterk op die bestaan ​​van 'n boonste limiet vir die massa van 'n neutronster. Die grootte van hierdie limiet hang sterk af van die aannames oor die eienskappe van digte materiaal. Nuwe eksotiese fases van materie kan hierdie grens verhoog. [177] 'n Fase van vrye kwarks met hoë digtheid kan die bestaan ​​van digte kwarksterre moontlik maak, [194] en sommige supersimmetriese modelle voorspel die bestaan ​​van Q-sterre. [195] Sommige uitbreidings van die standaardmodel noem die bestaan ​​van preone as fundamentele boustene van kwarks en leptone, wat hipoteties preon-sterre kan vorm. [196] Hierdie hipotetiese modelle kan moontlik 'n aantal waarnemings van sterre swartgatkandidate verklaar. Uit argumente in die algemene relatiwiteit kan egter aangetoon word dat so 'n voorwerp 'n maksimum massa het. [177]

Aangesien die gemiddelde digtheid van 'n swart gat binne die Schwarzschild-radius omgekeerd eweredig is aan die vierkant van sy massa, is supermassiewe swart gate baie minder dig as swart swart gate (die gemiddelde digtheid van 'n 10 8 M swart gat vergelykbaar is met dié van water). [177] Gevolglik word die fisika van materie wat 'n supermassiewe swart gat vorm, baie beter verstaan ​​en is die moontlike alternatiewe verklarings vir supermassiewe waarnemings in swart gate baie meer alledaags. 'N Supermassiewe swart gat kan byvoorbeeld gemodelleer word deur 'n groot groep baie donker voorwerpe. Sulke alternatiewe is egter gewoonlik nie stabiel genoeg om die supermassiewe kandidate vir swart gate te verklaar nie. [177]

Die bewyse vir die bestaan ​​van sterre en supermassiewe swart gate impliseer dat die algemene relatiwiteit as 'n teorie van swaartekrag moet misluk om swart gate nie te vorm nie, miskien as gevolg van die aanvang van kwantummeganiese regstellings. 'N Te verwagte kenmerk van 'n teorie oor kwantum-swaartekrag is dat dit nie enkelvoud of gebeurtenishorisonne sal bevat nie, en dat swart gate dus nie werklike artefakte sal wees nie. [197] Byvoorbeeld, in die fuzzball-model wat gebaseer is op snaarteorie, het die individuele toestande van 'n swartgatoplossing oor die algemeen nie 'n gebeurtenishorison of singulariteit nie, maar vir 'n klassieke / semi-klassieke waarnemer verskyn die statistiese gemiddelde van sulke toestande net as 'n gewone swart gat soos afgelei uit algemene relatiwiteit. [198]

'N Paar teoretiese voorwerpe is vermoedelik om waarnemings van astronomiese swartgatkandidate identies of amper identies te pas, maar wat via 'n ander meganisme funksioneer. Dit sluit in die grafastar, die swart ster, [199] en die donker-energie ster. [200]

Entropie en termodinamika

In 1971 het Hawking onder algemene omstandighede [Nota 5] getoon dat die totale oppervlakte van die geleentheidshorison van enige versameling klassieke swart gate nooit kan afneem nie, selfs al bots dit saam. [201] Hierdie resultaat, nou bekend as die tweede wet van swartgatmeganika, is opvallend soortgelyk aan die tweede wet van termodinamika, wat bepaal dat die totale entropie van 'n geïsoleerde stelsel nooit kan afneem nie. Soos met klassieke voorwerpe by absolute nul temperatuur, is aanvaar dat swart gate geen entropie het nie. As dit die geval was, sou die tweede wet van die termodinamika oortree word deur entropie-gelaaide materie wat in 'n swart gat inloop, wat tot 'n afname in die totale entropie van die heelal lei. Daarom stel Bekenstein voor dat 'n swart gat 'n entropie moet hê en dat dit eweredig aan sy horisongebied moet wees. [202]

Die verband met die wette van termodinamika is verder versterk deur Hawking se ontdekking dat die kwantumveldteorie voorspel dat 'n swart gat swartliggaamstraling by 'n konstante temperatuur uitstraal. Dit veroorsaak skynbaar 'n oortreding van die tweede wet van swartgatmeganika, aangesien die bestraling energie van die swart gat sal wegdra en krimp. Die bestraling dra egter ook entropie weg, en dit kan bewys word onder algemene aannames dat die som van die entropie van die saak rondom 'n swart gat en 'n kwart van die oppervlakte van die horison, soos gemeet in Planck-eenhede, in werklikheid altyd toeneem. Hierdeur kan die eerste wet van swartgatmeganika geformuleer word as 'n analoog van die eerste wet van termodinamika, met die massa wat as energie optree, die oppervlakteswaartekrag as temperatuur en die area as entropie. [202]

Een vreemde kenmerk is dat die entropie van 'n swart gat met sy oppervlak skaal eerder as met sy volume, aangesien entropie normaalweg 'n uitgebreide hoeveelheid is wat lineêr met die volume van die stelsel skaal. Hierdie vreemde eienskap het daartoe gelei dat Gerard 't Hooft en Leonard Susskind die holografiese beginsel voorgestel het, wat daarop dui dat alles wat in 'n volume ruimtetyd gebeur, beskryf kan word deur data op die grens van die volume. [203]

Alhoewel algemene relatiwiteit gebruik kan word om 'n semi-klassieke berekening van swartgat-entropie uit te voer, is hierdie situasie teoreties onbevredigend. In statistiese meganika word entropie verstaan ​​as die aantal mikroskopiese konfigurasies van 'n stelsel wat dieselfde makroskopiese eienskappe het (soos massa, lading, druk, ens.) Tel. Sonder 'n bevredigende teorie oor kwantiteit, kan 'n mens nie so 'n berekening vir swart gate uitvoer nie. Daar is 'n mate van vordering gemaak met verskillende benaderings tot kwantumgravitasie. In 1995 het Andrew Strominger en Cumrun Vafa getoon dat die tel van die mikrostate van 'n spesifieke supersimmetriese swart gat in die stringteorie die entropie Bekenstein – Hawking weergegee het. [204] Sedertdien is soortgelyke resultate gerapporteer vir verskillende swart gate, sowel in die strengteorie as in ander benaderings tot kwantumgravitasie, soos lus-kwantumgravitasie. [205]

Inligting verlies paradoks

Gaan fisiese inligting verlore in swart gate?

Omdat 'n swart gat slegs enkele interne parameters het, gaan die meeste inligting oor die vorming van die swart gat verlore. Ongeag die soort materie wat in 'n swart gat gaan, blyk dit dat slegs inligting rakende die totale massa, lading en hoekmomentum behoue ​​bly. Solank daar gedink is dat swart gate vir ewig sal voortduur, is hierdie verlies aan inligting nie so problematies nie, aangesien die inligting binne die swart gat bestaan, van buite af ontoeganklik kan wees, maar volgens die holografiese beginsel op die gebeurtenishorison voorgestel word. Swart gate verdamp egter stadig deur Hawking-straling uit te gee. Dit lyk asof hierdie bestraling geen bykomende inligting bevat oor die saak wat die swart gat gevorm het nie, wat beteken dat hierdie inligting blykbaar vir ewig verdwyn het. [206]

Die vraag of inligting werklik verlore gaan in swart gate (die swartgatinligtingparadoks) het die teoretiese fisika-gemeenskap verdeel (sien Thorne – Hawking – Preskill bet). In kwantummeganika kom verlies aan inligting ooreen met die skending van 'n eiendom genaamd eenheid, en daar is aangevoer dat verlies aan eenheid ook 'n skending van die behoud van energie sou impliseer, [207] hoewel dit ook betwis is. [208] Gedurende die afgelope jaar is bewyse opgebou dat inligting en eenheid inderdaad bewaar word in 'n volledige kwantum-gravitasiebehandeling van die probleem. [209]

Een poging om die swartgatinligtingparadoks op te los, staan ​​bekend as swartgatkomplementariteit. In 2012 is die "firewall paradox" bekendgestel met die doel om aan te toon dat die komplementariteit van swart gate nie die inligtingsparadoks kan oplos nie. Volgens die kwantumveldteorie in geboë ruimtetyd, behels 'n enkele emissie Hawking-straling twee onderling verstrengelde deeltjies. Die uitgaande deeltjie ontsnap en word uitgestraal as 'n kwantum Hawking-bestraling, en die invallende deeltjie word deur die swart gat ingesluk. Neem aan dat 'n swart gat in die verlede 'n eindige tyd gevorm het en in die toekoms in 'n beperkte tyd heeltemal sal verdamp. Dan sal dit slegs 'n beperkte hoeveelheid inligting uitstuur wat binne die Hawking-straling gekodeer is. Volgens navorsing deur fisici soos Don Page [210] [211] en Leonard Susskind, sal daar uiteindelik 'n tyd wees waarin 'n uitgaande deeltjie verstrengel moet word met al die Hawking-straling wat die swart gat voorheen uitgestraal het. Dit skep skynbaar 'n paradoks: 'n beginsel genaamd 'monogamie van verstrengeling' vereis dat, soos enige kwantumsisteem, die uitgaande deeltjie nie terselfdertyd volledig met twee ander stelsels verstrengel kan word nie, maar hier blyk die uitgaande deeltjie verstrengel te wees, deeltjie en onafhanklik met Hawking-straling in die verlede. [212] Om hierdie teenstrydigheid op te los, kan fisici uiteindelik gedwing word om een ​​van die drie beproefde beginsels prys te gee: Einstein se ekwivalensiebeginsel, eenheid of plaaslike teorie vir kwantumveld. Een moontlike oplossing, wat die ekwivalensiebeginsel oortree, is dat 'n 'firewall' inkomende deeltjies vernietig tydens die gebeurtenishorison. [213] Oor die algemeen bly dit 'n onderwerp van debat oor watter, indien enige - van hierdie aannames. [208]


Kyk die video: Brzina neta (Februarie 2023).