Svarte hull er områder i verdensrommet der det er så mye masse i et lite volum at det er en begivenhetshorisont - et område av rommet som ingenting, ikke engang lys, kan unnslippe. Dette betyr imidlertid ikke at sorte hull suger inn materie. De tiltrekker henne bare. Science Editor Forbes fjerner en av mytene om sorte hull.
Svarte hull er områder i verdensrommet der det er så mye masse i et lite volum at det er en hendelseshorisont - et område av rommet som ingenting, ikke engang lys, kan unnslippe. Men dette betyr ikke at sorte hull suger inn materie. De tiltrekker henne bare.
Svarte hull er kanskje de merkeligste og mest fantastiske objektene i universet. Der er en enorm masse konsentrert i et veldig lite volum, og sorte hull kollapser uunngåelig til en tilstand av singularitet, omgitt av begivenhetshorisonter som ingenting kan gå utover. Dette er de tetteste objektene i universet. Når noe kommer for nærme dem, river kreftene i det sorte hullet det fra hverandre. Når materie, antimateriale eller stråling krysser begivenhetshorisonten, faller de ganske enkelt inn i midten av det svarte hullet, forstørrer det og øker massen.
Disse egenskapene til sorte hull eksisterer, og alt er sant. Men det er en ide knyttet til dette, som er en absolutt fiksjon: at sorte hull suger inn saken rundt dem. Dette er veldig langt fra sannheten, og det er en fullstendig forvrengning av gravitasjonsbildet. Den største myten om sorte hull er at de suger inn materie. Og her er den vitenskapelige sannheten.
I prinsippet og i praksis kan et svart hull dannes på en rekke måter. En stor, massiv stjerne kan bli supernova, hvis sentrale kjerne kollapser og danner et svart hull. Du kan se hvordan to nøytronstjerner smelter sammen, og hvis de passerer en viss masseterskel, er resultatet et nytt svart hull. Enten kollapser en stor klynge av materie (en supermassiv stjerne eller en gigantisk sky av krympende gass) og blir direkte til et svart hull.
Hvis det er nok masse i et tilstrekkelig konsentrert romvolum, dannes en hendelseshorisont rundt den. Når vi er utenfor begivenhetshorisonten, kan vi bevege oss bort fra den hvis vi beveger oss bort fra det svarte hullet med lysets hastighet. Men hvis vi er inne i begivenhetshorisonten, vil selv bevegelsesbanen oss frem til sentrum av det svarte hullet, det vil si singulariteten, selv i lysets hastighet, som er grensen for kosmisk hastighet. Det er rett og slett umulig å flykte fra et svart hull mens du er inne i begivenhetshorisonten.
Men gjenstander utenfor det svarte hullet har også mange problemer. Svarte hull er så massive at hvis vi kommer nærmere en av dem, begynner vi å oppleve betydelige tidevannskrefter. Du kan være kjent med disse tidevannskreftene hvis du vet hva månen er og hvordan den samhandler med jorden.
Utvilsomt kan Månen og Jorden betraktes som materielle punkter som ligger i en relativt stor avstand på 380 tusen kilometer fra hverandre. Men faktisk er ikke jorden et poeng, men et objekt som opptar et visst og ganske reelt volum. Noen områder på jorden er nærmere månen enn andre. De som er nærmere opplever tyngdekraften mer enn gjennomsnittet. De lenger borte opplever tyngdekraften under gjennomsnittet.
Kampanjevideo:
Men det er andre funksjoner i tillegg til forskjellen i avstand. Som alle fysiske gjenstander er jorden tredimensjonal. Dette betyr at "toppen" og "bunnen" av jorden (sett fra månen) trekkes innover, mot midten i forhold til de delene som er i midten.
Med alt dette, hvis vi trekker den gjennomsnittlige kraften som eksisterer på et hvilket som helst punkt på jorden, vil vi se at forskjellige punkter på overflaten blir utsatt for eksterne krefter fra Månen på forskjellige måter. Linjene til disse kreftene utgjør de relative kreftene som virker på objektet og forklarer hvorfor objektet under påvirkning av tidevannskraften trekkes mot det og komprimeres vinkelrett på retningen til denne kraften.
Jo mer vi kommer nærmere et massivt objekt, jo flere tidevannskrefter blir. De vokser enda raskere enn tyngdekraften! Fordi sorte hull har enorm masse, men er veldig kompakte, skaper de de kraftigste tidevannskreftene i universet. Når vi nærmer oss det svarte hullet, strekker vi oss mer og mer og blir som tynn spaghetti.
Basert på dette er det veldig lett å forstå hvorfor et svart hull kan suge oss inn. Jo mer vi nærmer oss det, desto kraftigere blir tiltrekningskraften, og jo mer tidevannskraften begynner å strekke og rive oss.
Imidlertid er ideen om at vi kan bli sugd inn i et svart hull feil. Enhver partikkel som utgjør et objekt som er under påvirkning av et svart hull, adlyder fremdeles fysikkens velkjente lover, inkludert romtidens krumning fra generell relativitet.
Ja, på grunn av tilstedeværelsen av masse, bøyer rommet seg, og det svarte hullet er den største akkumuleringen av masse i universet. Men det er også sant at tettheten til denne massen ikke på noen måte påvirker krumningen i rommet. Hvis en hvit dverg, nøytronstjerne eller svart hull med samme masse blir erstattet av solen, vil ikke gravitasjonshandlingens kraft på jorden endres. Rommet rundt oss er buet av den totale massen som helhet, og tetthet har praktisk talt ingenting å gjøre med den.
Fra en avstand er et svart hull som enhver annen masse i universet. Men hvis vi nærmer oss det med en minimumsavstand på flere radier av Schwarzschild-sfæren, begynner vi å legge merke til avvik fra Newtons tyngdekraft. Imidlertid fungerer det sorte hullet fremdeles ganske enkelt som et tyngdepunkt, og objekter som nærmer seg det, kretser i en normal bane: en sirkel, ellips, parabel eller hyperbola med en veldig god tilnærming.
Tidevannskrefter kan føre til at gjenstander som nærmer seg strekker seg og går i stykker. Og når materie akkumuleres rundt det svarte hullet i form av en akkretjonsskive, kan ytterligere konsekvenser som magnetfelt, friksjon og oppvarming oppstå. På grunn av denne ekstra påvirkningen vil noe av saken avta og bli svelget av det svarte hullet, men det meste av det vil fortsatt være utenfor.
Faktum er at svarte hull ikke suger inn noe. Alle andre vanlige gjenstander (måner, planeter, stjerner) har de samme kreftene som et svart hull har. Uansett, alt er bare tyngdekraften. Den største forskjellen er at sorte hull er tettere enn de fleste gjenstander, tar opp mye mindre volum i verdensrommet og kan være mye mer massive enn noe annet objekt. Saturn flyr stille i sin bane rundt solen, men hvis vi i stedet for solen i midten av Melkeveien setter et svart hull, hvis masse er fire millioner ganger massen til stjernen vår, vil tidevannskreftene bryte Saturn og gjøre det til en gigantisk ring, og den vil bli en integrert del av akkretjonsskiven det samme sorte hullet. Og hvis det er nok friksjon, oppvarming og akselerasjon i nærvær av tyngdekraft generert av materie,elektriske og magnetiske felt, så over tid vil det falle innover og bli svelget.
Det ser bare ut til at sorte hull absorberer materie, fordi de er veldig massive, og tidevannskrefter og materie som er samlet rundt det sorte hullet sammen, kan rive eksterne gjenstander i biter, hvoretter en del av et slikt objekt, under påvirkning av trekkraften, vil være inne i akkretjonsskiven, og over tid og inne i selve det svarte hullet. Men et svart hull er veldig kresen, og det store flertallet av saken som passerer nær det blir spyttet ut i en eller annen form. Og bare en liten brøkdel faller innenfor begivenhetshorisonten, og tvinger det svarte hullet til å vokse gradvis.
Hvis vi erstatter all massen i universet med et svart hull med den tilsvarende massen, og deretter fjerner alt som skaper friksjon, for eksempel akkretjonsskiver, så vil det svarte hullet suge inn veldig lite. Partiklene vil bare gjennomgå friksjon på grunn av stråling av gravitasjonsbølger, som passerer gjennom den buede romtiden generert av det svarte hullet. I følge Einsteins teori blir bare den materien som er inne i og i sentrum av en stabil syklisk bane absorbert inne. Dette er ubetydelig sammenlignet med det som faller innenfor begivenhetshorisonten i vår fysiske virkelighet.
Som et resultat har vi bare tyngdekraften og den buede romtiden som oppstår fra tilstedeværelsen av disse massene. Forestillingen om at sorte hull suger noe inn, er den største myten. De øker på grunn av tyngdekraften, og ingenting annet. Men i universet er dette mer enn nok.
Ethan Siegel
