Söker efter hawkin och strålning

 

20 frågor/svar hittade

Universum-Solen-Planeterna [6247]

Fråga:
Hawking-strålning: Hur kan svarta hål "avdunsta" till följd av detta fenomen? De partikel-antipartikelpar som ger upphov till strålningen fanns ju inte i hålet från början. Snarare tycker jag att de partiklar eller antipartiklar som faller ner i hålet borde leda till rakt motsatt effekt.
/Ninus a, Österport, Ystad

Svar:
De elektroner och positroner som ger upphov till Hawking-strålning bildas inte i det svarta hålet. De uppkommer utanför men helt nära händelsehorisonten. Virtuella partikel-antipartikelpar finns överallt i vakuum . Den ena partikeln åker in i det svarta hålet, den andra åker ut. Energin tas från gravitationsfältet. På så sätt minskas det svarta hålets massa. Fenomenet är ännu inte bekräftat med observationer, så det är kontroversiellt. Se vidare Hawking_radiation och svart hål .
/KS/lpe

*

Kraft-Rörelse [3586]

Fråga:
Kan svarta hål sända ut ljus? Det är så att jag från de flesta källor har hört att svarta hål inte kan sända ut ljus. (jag kan grundprincipen med ytgravitation och att skivorna runt utsänder starkt ljus) Men likväl har jag stött på artiklar om att de faktiskt gör det, bl.a att vissa hål har så stor rotation att de sänder ut en partikelstöm vid polerna, stämmer detta?
/Emanuel R, Östrabo, Ljungskile

Svar:
Nej, svarta hål kan i princip inte sända ut ljus. Det där med partikelstrålning vid polerna måste vara ett missförstånd. De partiklarna kommer inte från det svarta hålet, utan från den skivan du nämner.

Det finns ett undantag, som Stephen Hawking upptäckte: Svarta hål avdunstar faktiskt och försvinner till slut helt och hållet, men för ett svart hål av en solmassas storlek, tar det så lång tid, att vi kan strunta i den effekten.
/KS

*

Universum-Solen-Planeterna [6026]

Fråga:
Jag har en fråga angående Hawking-strålning. Frågan lyder: Vilken metod och vilka ekvationer använder man sig numera av för att beräkna den strålning (temperatur) som ett icke-roterande svart hål med given massa utsänder, samt hur fort det förlorar massa då man bortser från bakgrundsstrålningen? Har Ni tips på litteratur i ämnet?
/Andreas N, KTH, Sundbyberg

Svar:
Livstiden för ett svart hål på grund av massförlust genom Hawking-strålning kan anges till

6.617 1074*M3 sekunder

där M är massan i solmassor (se Hawking_radiation ). Universum är 4*1017 sekunder gammalt. Livstiden ökar alltså snabbare än massan M beroende på att större svarta hål har en större potentialbarriär. Hawking-strålning kan helt enkelt ses som tunnling genom en potentialbarriär som skapas av gravitationen, se tunneleffekt .
/Peter E

Se även fråga 13791

Nyckelord: tunneleffekt [3];

1 http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/hawking.html

*

Universum-Solen-Planeterna [6413]

Fråga:
Hej jag har två frågor.

1. Antag att en explosion som har en lika stor styrka som några miljoner vätebomber skulle ske ungefär 14 000 ljusår ifrån oss, hur skulle det påverka oss, skulle det rent av vara någon fara för oss mäniksor?

2. Astronomen Stephen Hawking nämner i en av sina böcker något som kallas för vakuumfluktuationer, det innebär att det i tomrum skapades ett partikelpar som bestod av en reell partikel och en virtuell partikel. Den virtuella partikeln hade negativ energi och den annhileras med den reella. Har jag överhuvudtaget uppfattat det rätt. I så fall sker dessa vakumfluktationer överallt, även i vakum? Sker de runt om kring oss hela tiden?

Tack på förhand. Hälsningar Mathias Persson.

Ps. Era svar kommer förmodligen att användas i mitt special arbete om svarta hål, om ni tillåter. Om Du som svarar vill så får du gärna ange fullständigt namn och email så att jag kan ange min källa på ett fullständigt sätt i min källförteckning.
/Mathias P, Gullstrandskolan, Landskrona, Svalöv

Svar:

1. Värre saker än så har hänt. Krabbnebulosan är resterna av supernovaexplosion som syntes år 1054. Avståndet är 6500 ljusår. Energin var 1046 J. En vätebomb utvecklar 1016 J. Alltså svarar den explosionen 1030 vätebomber, eller en miljon miljon miljon miljon miljon vätebomber, och inget särskilt hände här. Annat skulle det vara om det inträffade på några ljusårs avstånd. Då skulle vi få en kraftig ökning av den kosmiska strålningen. Det är inte uteslutet att någon av de kända massutrotningarna har denna orsak.

2. Du kan läsa om dessa saker i Nationalencyklopedin . Slå på kvantelektrodynamik och vakuumfält. En sak har du missuppfattat. Båda partiklarna i paret är virtuella, det vill säga att de inte uppfyller energi- och rörelsemängdslagarna samtidigt. Den ena partikeln är en vanlig partikel, den andra en antipartikel. Det är riktigt att dessa virtuella par finns överallt, även i vakuum. Satsar man tillräckligt med energi, kan man "lyfta upp" paret, så att partiklarna blir reella. Vid RHIC-acceleratorn i New York kolliderar man guldkärnor vid mycket hög energi. Man kan beskriva det så att kärnorna åker rakt igenom varandra (de går sönder) och avsätter en massa energi i vakuum. Det blir så mycket att det räcker till att producera 5000 partiklar och antipartiklar i en enda kollision. Alla dess kommer direkt från vakuum.
/KS

1 http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap000605.html
2 http://www.cerncourier.com/main/article/40/8/1

*

Universum-Solen-Planeterna [12745]

Fråga:
Eftersom alla forskare numer är helt ense om att svarta hål existerar har jag en fråga rörande detta ämne.

Skulle det kunna ske och vad skulle i så fall hända om två svarta hål kom tillräckligt nära varandra för att det tyngre av dem skulle kunna suga ner det andra i sig självt?
/Thomas L, Centralskolan, Laxå

Svar:
Ett svart hål är en koncentration av massa med ett så starkt gravitationsfält att ingenting, inte ens ljuset, kan övervinna kroppens gravitation. Materia eller ljus som kommer in innanför det svarta hålets händelsehorisont förblir där och kan aldrig komma ut igen, förutom eventuellt oerhört långsamt i form av Hawkingstrålning (se fråga 6026 ).

Händelsehorisonten (Schwartzschild-radien) ges av

rS = 2GM/c2

där G är gravitationskonstanten, M är hålets massa och c är ljushastighen.

Det är helt riktigt att man numera är helt övertygad om att "svarta hål" existerar.

Om två kroppar (stjärnor, svarta hål, eller egentligen vilka som helst bara de har massa) kommer tillräckligt nära varandra för att gravitationen mellan dem inte är försumbar kommer de att börja röra sig i längs en bana kring sin gemensamma tyngdpunkt.

Einsteins allmänna relativitetsteori säger att om kropparna har mycket stor massa (som t.ex. svarta hål) kommer deras rotation att påverka rumstiden i deras närhet - den börjar "svänga", och vad vi kallar gravitationsvågor bildas. Gravitationsvågorna leder bort energi från systemet, vilket leder till att de svarta hålen kommer närmare och närmare varandra för varje varv de snurrar. Till slut möts de.

Exakt vad som händer när de två hålen möts är mycket svårt att säga - experterna kör komplicerade och tidskrävande datorsimuleringar för att ta reda på detta. Alla beräkningar är dock ense om att det dels bildas ett "nytt" och massivare svart hål, dels sänds en extremt kraftig gravitationsvåg ut.

Just nu jobbar flera forskargrupper runt om i världen på att konstruera jättelika detektorer för att kunna detektera gravitationsvågor. Ett sådant instrument kallas LIGO, Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory - läs mer om detta under länk 1.

Även med "vanlig" astronomi har man gjort observationer av vad som med hög sannolikhet är följden av en kollision mellan två svarta hål, se bilden nedan (från länk 2) som är tagen med ett radioteleskop. Den lilla bilden i cirkeln visar galaxen NGC 326 som den såg ut innan hålen kolliderade - det svarta hål som befann sig i mitten av galaxen slungade ut strålning i två smala koner ("propellerbladen"). En senare mätning (stora bilden) visar att något drastiskt har skett - strålningen skickas nu ut i helt andra riktningar, eftersom det svarta hålets massa och riktningen på dess rotationsaxel har kraftigt ändrats.

Se vidare den mycket bra Wikipedia-artikeln Svart hål. Se även No-hair_theorem och Charged_black_hole .

Försök att fotografera ett svart hål:
http://www.space.com/36360-black-hole-image-event-horizon-telescope.html

Se även fråga 18930 .



/Margareta H/lpe

Nyckelord: svart hål [51]; gravitationsvågor [19];

1 http://www.ligo.caltech.edu/
2 http://spaceflightnow.com/news/n0208/02blackholes/

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [16151]

Fråga:
1 Jag läste i en artikel om Kvark Gluon Plasma (som enligt någon var samma sak som ett svart hål(?))

2 Och läste att man försöker framställa det i partikelacceleratorn LHC genom att krocka tunga joner, finns det en möjlighet att ens framställa ett svart hål i denna (läste att svarta hål endast kan exstera efter en stjärnsmäll med en stjärna större än 3 solmassor)??

3 Och sker kollisioner mellan tunga joner naturligt i univerum i liknande hastigheter?

4 Läste även om svarta minihål, existerar dessa, och hur tror man att de bildas? och skulle dessa kunna sluka jorden?

5 Denna Kvark-gluon plasma som man förutspår ska bildas vid höga tempraturer, kan den överleva när det svalnar eller faller sen sönder i och med att det. Eller behövs den höga tempraturen för att plasman ska behållas och inte försvinna?
/Kristina B, Fredrika Bremer, Nynäshamn

Svar:
1 Nej, kvark-gluonplasma, se fråga 4220 nedan, är bara fria kvarkar och gluoner och har inget med svarta hål att göra. Se även fråga 15771 även om denna behandlar ett annat experiment.

2 Nej, se fråga 15771.

3 Ja, tom med högre energier än man kan åstadkomma med LHC, se Large_Hadron_Collider . Energin kan vara så hög som 1020 eV, dvs över en joule!

4 Det har spekulerats om att dessa skulle har skapats vid big bang. De bör emellertid ha försvunnit nu, och de har aldrig observerats. Se vidare länk nedan om hawkinstrålning.

5 Nej, den försvinner snabbt och blir till vanlig materia eftersom plasman expanderar och kyls.
/Peter E

Se även fråga 4220 och fråga 15771

Avancerad sökning på 'hawkin strålning' i denna databas

*

Partiklar [17438]

Fråga:
Jag har en tid funderat på följande men inte kommit fram till något som kan kasta ljus över detta. Generella relativitetsteorin förklarar hur ljus påverkas av gravitationen. Vi menar även att även om fotoner inte har någon massa(4'10^-48g) så har de ändå moment. Fotoner påverkas inte av gravitationen utan genom att (starka)gravitationsfält påverkar rumtiden. Vi vet även att fotonerna svarar på denna krökning av rumtiden och inte på gravitationen. (rymdtidens fyra dimensioner X-Y-Z och tid) Detta gör att ljus inte kan undslippa ett svart hål efter att det passerat "point of no return" Min fråga blir därför om sk tachyoner, med en fart som överstiger ljushastigheten, kan undkomma ett svart hål när de väl passerat händelsehorisonten?
/Stefan o, Balderskolan, Skellefteå

Svar:
Tachyoner är teoretiska konstruktioner som inte observerats, se fråga 527 . Det finns hur många sådana möjliga konstruktioner som helst, och jag kan inte spekulera om deras egenskaper.

Hawking-strålning är ett sätt att undkomma ett svart hål som ligger närmare etablerade fysikaliska lagar, se fråga 6026 .
/Peter E

*

Universum-Solen-Planeterna [17705]

Fråga:
Hej! Jag undrar hur lång tid det tog för big bang att typ explodera och hur lång tid det kommer ta för att nästa big bang ska komma. Varför hände big Bang?
/sam m, IES, mölndal

Svar:
Sam! Det är inte så väldefinierat när Big Bang slutade, men jag skulle säga när universum blev så kallt (3000 K) att väte och helium blev neutrala och universum genomskinligt för elektromagnetisk strålning. Detta var c:a 400000 år efter Big Bang. Vi kan fortfarande observera spåren efter detta i form av den kosmiska bakgrundsstrålningen som är rödförskjuten med en faktor 1000 till 3 K.

Man tror inte längre att universum kommer att kollapsa så det kan bli en ny Big Bang. Det verkar snarare som om expansionen accelererar.

Varför är en intressant fråga men det kan man inte säga något om. Går man tillräckligt nära Big Bangs början är universum så litet att kvantmekanikens lagar gäller. Enligt Steven Hawking (Stephen Hawkings's Universe ) kan universum ha flera olika ursprung.

Se vidare fråga 13242 .
/Peter E

Nyckelord: big bang [37];

*

Ljud-Ljus-Vågor [17759]

Fråga:
Hej! Jag har två frågor om fotoner/ljus: 1: Hur det kommer sig att olika material kan blekas av ljus? Till exempel gardiner som har blivit ljusare på den sidan som är vänd "utåt" mot solen efter en lång tid. 2: Kan ljus liknas vid en våg i havet på så sätt att vågen är en yttring av hur en rörelse fortplantar sig genom ett medium av atomer? Altså att våg/partikel-dualiteten uppstår på grund av att en massa fotoner knuffar på varandra? Jag hoppas att ni förstår vad jag menar och jag vet att det här strider mot den vanliga modellen där en foton kan vara både är en våg och en partikel beroende på hur man tittar på den. Tack på förhand!
/Christian C, Österängsgymnasiet, Kristianstad

Svar:
1 Färgpigmenten förstörs av värme eller UV-ljus.

2 Nej, ljus är elektromagnetisk strålning och inget annat. Det kan fortplantas i vakuum, så det kräver inte som andra vågor ett medium. Beroende på vad vi observerar så kan vi föreställa oss ljus på olika sätt. Det kan tyckas otillfredsställande med vi har alltså en modellberoende verklighet. Stephen Hawkings diskuterar detta i sin senaste (mycket lättlästa) bok The Grand Design (The_Grand_Design_(book) ).
/Peter E

*

Blandat [18296]

Fråga:
Naturvetenskapen beskriver modeller av sådant vi aldrig sett. Hur kan man det?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Naturvetenskapen beskriver modeller av sådant vi egentligen aldrig sett.

Hur kan man veta något om universums byggnad när man aldrig varit utanför vårt solsystem? Hur kan man veta något om jordens innandöme när det djupaste borrhålet i jordskorpan är 12 km? Hur kan man göra en modell av atomen när ingen har sett hur den ser ut?

Vad menas med att något har besvarats objektivt? Vad är motsatsen? Kan man någonson vara helt objektiv? Vad skulle kunna förhindra att något är helt objektivt?

Kan man vara naturvetare och samtidigt tro på gud?
/sofia k, skolstaden, olympia, Helsingborg

Svar:
Hej Sofia! Mycket bra men svåra frågor du ställer!

Naturvetenskap

I naturvetenskap har man för det första några grundregler som kallas vetenskaplig metod, se fråga 13406 . I fråga 14237 diskuteras god vetenskaplig metod och dess motsats, pseudovetenskap.

Vad gäller fysikaliska modeller så är de förenklade bilder av verkligheten som hjälper oss att förstå världen omkring oss. Modeller är inte detsamma som verkligheten, men en bra modell skall beskriva observationer så bra som möjligt.

Några exempel på fysikaliska modeller

Grunden för alla fysikaliska modeller är observationer och experiment. För kosmologi kan vi t.ex. observera den kosmiska bakgrundsstrålningen, mäta heliumhalten i stjärnor med spektroskopi, se att universum expanderar med dopplereffekten och mäta ljusstyrkan hos supernovor. Allt detta tillsammans skall passa in i en acceptabel modell för universums utveckling och struktur.

För jordens inre har man skaffat sig kunskap genom att studera sesmiska vågor vid t.ex. jordbävningar, se fråga 1052 . Dessutom kan man ju analysera material som kommer ut vid vulkanutbrott.

Bohrmodellen, fråga 13733 , beskriver atomen mycket förenklat. Den är en bra utgångspunkt men ger intrycket att elektroner rör sig i fixa banor.

Vätskedroppsmodellen är en enkel modell av atomkärnan som trots sin enkelhet förklarar förvånansvärt många egenskaper hos atomkärnor, se Vätskedroppsmodellen .

För att försöka förstå problemet med global uppvärmning använder man enkla och mycket sofistikerade klimatmodeller, se fråga 16846 .

För gravitation använder man fortfarande oftast Newtons beskrivning även om Einsteins allmänna relativitetsteori är mer grundläggande och mer korrekt i vissa fall. Det är inte ovanligt att man använder olika modeller för samma fenomen, aningen för att räkningarna blir enklare eller för att man bara är intresserad av en viss aspekt hos fenomenet.

Objektivitet

Objektivt är något som inte beror på observatören, och detta är något man strävar efter i naturvetenskap. Om du står på marken och släpper en boll, så kan nog alla vara överens om att bollen faller till marken. Om du däremot ställer frågan "vilken färg har bollen?", så kan du tänkas få olika svar eftersom hur man uppfattar färger är något subjektivt (motsatsen till objektivt).

Hundraprocentig objektivitet är mycket svårt att åstadkomma eftersom man redan när man bestämmer hur ett experiment eller en observation skall utföras, så har man infört ett mått av subjektivitet.

Religion

Ja, det finns många exempel på naturvetare som trott på Gud. Einstein är ett exempel.

Stephen Hawking är däremot ett exempel på en forskare som anser att det inte finns något behov av en gud, se fråga 17334 . Carl Sagan hade en ganska avvisande attityd till religion.

Många naturvetare föreställer sig inte en personlig gud utan något mer abstrakt, kanske t.o.m. att man uppfattar naturlagarna som ett gudomligt väsen.

Se även Vetenskapsteori , länk 1 och Fysik#Teori_och_experiment .
/Peter E

Nyckelord: vetenskaplig metod [18]; fysikalisk modell [12];

1 http://www.imit.kth.se/courses/2B1120/lecture/F1-modeller-energi.pdf

*

Universum-Solen-Planeterna [18598]

Fråga:
Hej! I tidningen nämns att ett svarthål som är mindre än en atomkärna skulle när det passerar genom jorden ge upphov till en jordbävning med styrkan 4 på Richterskalan när det tränger ut på andra sidan jorden. Hålet rör sig med några hundra km/s fart.

Finns det ingen begränsning i hur litet ett svart hål kan vara? Och varför skulle det inte märkas när hålet träffar jorden? Det står också att hålet skall vara så litet att det inte går att upptäcka från jorden. Vilken händelsehorisont har ett så litet hål? Borde inte hålet få en del av jordens massa att medfölja hålet när det lämnar jorden, hålets massa ökar och röntgenstrålning bli följden?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
En artikel från Expressen finns under länk 1 och originalartikeln under länk 2.

Mycket små svarta hål "förångas" med hawkinstrålning, se fråga 13791 och 6026 .

Hålets radie (händelsehorisonten eller Schwartzschild-radien) ges av

rS = 2GM/c2

Undre gränsen för massan är ungefär 1014 kg. Detta ger en radie på c:a 10-13 m. Detta är mindre än en atom, men större än en atomkärna. Denna storlek av svart hål skulle knappast märkas, eftersom det rör sig snabbt, och gravitationskraften är liten. Hålet skulle bara suga till sig lite massa.

Större svarta hål från big bang är mer ovanliga, så sannolikheten at de träffar jorden är liten. Det är tur det, för ett svart hål med jordens massa skulle växelverka kraftigt med gravitationskraften. Jorden skulle till och med kunna kastas ur sin bana.
/Peter E

Nyckelord: svart hål [51];

1 http://www.expressen.se/nyheter/jorden-kommer-darra-i-krock-med-svart-hal/
2 http://arxiv.org/abs/1203.3806

*

Universum-Solen-Planeterna [18930]

Fråga:
Ian Morison svarar på en fråga i ett youtubeklipp om hur det känns att fritt falla in i ett svart hål. Han påstår att om hålet är tyngre än 1000 solmassor, lever man fortfarande efter att ha passerat händelsehorisonten. Vid fritt fall in i ett litet svart hål, bara några solmassor tungt, slits man sönder av tidvattenkrafterna. Men hur kan man ens passera händelsehorisonten då man har accelererat till ljusfarten, tiden närmar sig noll och massan oändligt? Jag trodde man fastnade i händelsehorisonten. Och vad händer innanför? Förenas man med singulariteten och pressas ihop till en del av det svarta hålet? Tack på förhand. Björn, Göteborg.
/Björn H

Svar:
Här är Ian Morisons föreläsning om svarta hål (mer material, bland annat utskrift, under länk 1):

Föreläsningen är mycket bra och lätt att följa. En originell syn som framföres är att det inte finns någon singularitet (oändlig densitet i en punkt) i ett svart hål. Jag tycker det är en rimlig syn, eftersom man ändå inte kan mäta på något som är innanför händelsehorisonten.

Händelsehorisonten är den (skenbara) yta kring ett svart hål som utgör gränsen mellan hålets innandöme och omvärlden. Ingenting, vare sig ljus eller materia, som befinner sig innanför händelsehorisonten kan lämna regionen innanför och en extern observatör kan därmed inte observera någonting innanför händelsehorisonten. Dess radie kallas Schwarzschildradien (Sr). (Se dock Hawkingstrålning i fråga 19164 .)

Om Jorden kollapsade till ett svart hål skulle Schwarzschildradien bli 9 mm. För solen skulle Sr bli 3 km. Supermassiva svarta hål med miljarder solmassor kan ha Sr på miljarder km. (Svenska Wikipedia)

Schwarzschildradien ges av

Sc = 2GM/c2

där G är Newtons universella gravitationskonstant, c är ljushastigheten och M är massan (se Schwarzschild_radius ).

Tidvattenkrafter uppstår då ett föremål eller himlakropp befinner sig i ett inhomogent gravitationsfält så att föremålets/kroppens olika delar utsätts för olika stor eller olika riktad gravitationskraft. Eftersom föremålet/kroppen som helhet accelererar på ett sätt som motsvarar den totala gravitationskraften, resulterar de något olika gravitationskrafterna på dess olika delar i differentialkrafter som tenderar att deformera den (eller t.o.m. bryta sönder den). (Svenska Wikipedia)

Tidvattenskraften är (Tidvattenkrafter ) proportionell mot

M/R3

Tidvattenkraften vid händelsehorisonten är alltså proportionell mot

M/M3 = 1/M2

Detta visar att svarta hål med små massor har stor tidvattenkraft och att stora svarta hål har mindre tidvattenkraft. Sedan tycker jag inte man skall fundera så mycket på hastigheter - man får mycket märkliga relativistiska effekter. Sett utifrån kommer tiden i det fallande objektet att stå stilla, se Black_hole#General_relativity .

Ja, när en massa (du?) passerat händelsehorisonten blir den en del av det svarta hålet.
/Peter E

Nyckelord: svart hål [51]; tidvatten [15]; händelsehorisont [4];

1 http://www.gresham.ac.uk/lectures-and-events/black-holes-no-need-to-be-afraid

*

Ljud-Ljus-Vågor [19164]

Fråga:
Hawkingstrålning
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
hur kan ett svart hål som inte en släpper ut ljus släppa ifrån sig så kraftig energi som hawkingsstrålning?
/freddie h, kolsva

Svar:
Hawkingstrålning är en mycket svag strålning som Stephen Hawking hypotetiserat (ej bevisat) att svarta hål avger. Mekanismen utgörs av de partikel-antipartikel-par som kontinuerligt uppstår och försvinner i tomma rymden enligt kvantfysiken (se vakuumfluktuationer i fråga 11001 ). I normala fall förintas alltid dessa par omedelbart efter bildandet. Dock, om paret bildas precis på randen till det svarta hålet, vid händelsehorisonten, kan det hända att antipartikeln (eller partikeln) försvinner in i hålet, samtidigt som partikeln (antipartikeln) lyckas ta sig loss. (Hawkingstrålning )

Jag antar att vad du menar är varför partiklar men inte fotoner kan tunnla ut från ett svart hål.

Det finns ingen allmän teori som omfattar elektromagnetism (QED) och gravitation. Skillnaden mellan en partikel och en foton är att partikeln har vilomassa medan fotonen inte har det. En foton som försöker ta sig ut ur ett svart hål kommer att dopplerförskjutas mot längre våglängder så att den vid det svarta hålets händelsehorisont har oändlig våglängd, dvs energin noll. Det betyder att den inte längre existerar. Partikeln har emellertid åtminstone sin vilomassa, varför små svarta hål kan förlora energi genom hawkingstrålning, dvs genom att partiklar tunnlar genom gravitationsbarriären.

Se även spekulationer (inte nödvändigtvis korrekta) under länk 1 och Photon_sphere .
/Peter E

Nyckelord: svart hål [51]; QED [7];

1 http://physics.stackexchange.com/questions/46591/why-cant-light-escape-from-inside-event-horizon-of-black-holes
2 https://medium.com/starts-with-a-bang/ask-ethan-57-how-will-black-holes-die-c85400781d0c

*

Universum-Solen-Planeterna [19655]

Fråga:
Hej

Jag har en teori om universums uppkomst/livet inan big bang. Min teori bygger på svarta håll. Tanken är att ett svart hål äter upp all massa (+ andra svarta hål) i universum och när svarta hållet inte kan äta mer så exploderar den (eller typ får "förhög" massa så att de går sönder), och då blir det ett nyt big bang och så fortsätter det så???

Men ett motargumen för detta är ju om svarta hål kan dö. Men det är därför jag frågar, för att få svar på om detta kan vara en rimlig/lågisk förklaring.
/Hjalmar K, Tomtaklintskolan, Trosa

Svar:
Hej Hjalmar! Det är bra att du funderar i nya banor. I standardmodellen anser man att tiden börjar vid Big Bang och att man inte kan säga något om vad som eventuellt hänt före Big Bang.

Stora svarta hål "dör" knappast, det är de små som kan försvinna, se fråga 19164 om hawkingstrålning.

Standardmodellen behandlas i fråga 18686 . I fråga 18978 beskrivs hur universum kan uppstå från i stort sett ingenting. Fler kosmologifrågor finns här: kosmologi .
/Peter E

*

Universum-Solen-Planeterna [19876]

Fråga:
Hej! På sistone talas det om att "information inte kan försvinna" när materia dras in i ett svart hål. Vad menas med "information" i sammanhanget? Och vilken är den lag/princip som förbjuder försvinnandet?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Detta är en mycket besvärligt problem där inte ens Stephen Hawking et al är överens. I detta sammanhang betyder information fullständig kännedom om vilket kvantsystem ett system befinner sig i. Paradoxen uppstår när man försöker att beskriva hawkingstrålning (se fråga 19164 ) genom att förena allmänna relativitetsteorin (klassisk beskrivning av gravitation) och kvantmekaniken (där totala sannolikheten måste vara 1).

Länk 1 och 2 ger försök till en någotsånär lättförståelig beskrivning av problemet.
/Peter E

Nyckelord: svart hål [51]; relativitetsteorin, allmänna [33]; kvantmekanik [30];

1 http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/relativity-space-astronomy-and-cosmology/black-holes/black-hole-information-paradox-an-introduction/
2 http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/info_loss.html

*

Universum-Solen-Planeterna [19927]

Fråga:
Hej

När ett svart hål dör, exploderar det ut i universum eller "kokar" det svarta hålet bara bort?

Jag frågar eftersom jag hade en teori angående big bang. Kan det vara så att big bang var egentligen ett super massiv svart hål som exploderade och spred ut alla sina ingredienser ut i universum?

Tack för svar :)

// Rikard


/Rikard F, Stockholm

Svar:
Nej, ett svart hål kan inte explodera, det är liksom finessen med ett svart hål. Kantmekaniken ger emellertid ett litet kryphål: hawkingstrålning, se fråga 19164 . Men det tar mycket lång tid för stora svarta hål att försvinna med hawkingstrålning.
/Peter E

*

Kraft-Rörelse [19955]

Fråga:
Om ett svart hål tillförs massa tänker jag att det växer. Är det inte det som hawkingstrålning gör, dvs tillför massa, när det vid händelsehorisonten uppstår partiklar varav den ena faller in och den andra fortsätter existera? Hur kan isf svarta hål dunsta? Och om det är enbart antipartiklar som faller in i svarta hål och förgör partiklar (och därmed får svarta hål att dunsta) - hur kan det enbart vara antipartiklar som faller in och inte partiklar?
/Per H, Dbgy, Falkenberg

Svar:
Ja, radien hos händelsehorisonten ökar med hålets massa M, se fråga 18930 .

Hawkingstrålning, se fråga 19164 , är partiklar eller antipartiklar som tunnlar ut. Massan M minskar alltså.
/Peter E

*

Universum-Solen-Planeterna [20794]

Fråga:
Hej! På radio nämndes att s k Hawkingstrålning är väldigt svag och därmed svag att påvisa. Det torde man ju ha sagt även om gravitationsstrålningen, som förutsades för ett sekel sedan och har påvisats på sistone. Kan man hoppas på något liknande vad gäller Hawkingstrålningen? Och vad är det man i så fall letar efter; en sorts ljus, en sorts gravitation, eller....?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Nej, jag tror inte man kan observera Hawkingstrålning (se fråga 19164 ). Osvuret är emellertid bäst. Teoritiskt skulle man kunna observera annihilationsstrålning (511 keV) från e+/e- annihilation. Problemet är att bakgrunden är mycket stor eftersom det finns mycket få fotoner från Hawkingprocessen och massor med annihilationsstrålning från andra processer, t.ex. gas som faller in i det svarta hålet.

Se även Hawking_radiation#Experimental_observation .
/Peter E

Nyckelord: svart hål [51];

*

Universum-Solen-Planeterna [21166]

Fråga:
Hej! Hur kan ett svart hål växa sig större, utifrån en betraktares perspektiv som befinner sig långt utanför det svarta hålet?

Jag har kanske missat något fundamentalt här. Men som jag har förstått det, kan en betraktare långt utanför ett svart hål aldrig se någon massa nå fram till händelsehorisonten av ett svart hål. Massan som faller in mot det svarta hålet ser ut att röra sig allt långsammare när den rör sig mot händelsehorisonten, och den blir allt mer rödförskjuten. Väl framme vid händelsehorisonten, hypotetiskt sett, skulle massan upplevas utifrån som att den befinner sig i ett helt ”fruset” tillstånd, att den är helt stilla och utan rörelse. Ett svart hål skulle alltså aldrig kunna växa sig större, om man betraktar det utifrån sett.

Vi tänker oss följande hypotetiska scenario: En massa får falla in mot ett svart hål och närma sig händelsehorisonten. När den väl är framme vid händelsehorisonten har en mycket lång tid passerat utanför det svarta hålet. Inga galaxer existerar längre, allt är borta. Den mörka energin som får universum att utvidgas allt snabbare har slitit isär allt (eng: the Big Rip theory). Enligt den hypotetiska mekanismen med Hawkingstrålning har även alla svarta hål dränerats helt på sin energi och nått slutet av sin existens. Universum ligger nu helt öde, beståendes endast av fria fotoner på flera miljontals ljusårs avstånd ifrån varandra. Och utan någon massa förlorar nu universum sin inre klocka och blir därmed konformt invariant (se Conformal Cyclic Cosmology: https://www.youtube.com/watch?v=sM47acQ7pEQ), Roger Penrose’s intressanta hypotes.

Paradoxen är alltså att universum skulle kunna befinna sig i ett slutstadium med endast fria fotoner och utan några svarta hål, innan någon massa från första början tagit sig innanför någon händelsehorisont och därmed fått en del av dem att växa. Vi har ju trots allt ett supermassivt svart hål i mitten av vår egen galax, som måste ha varit mindre från början.

Tack på förhand om någon sakkunnig skulle kunna reda ut röran! Joakim
/Joakim P, Viskastrandsgymnasiet, Borås

Svar:
Jodå, ett svart hål kan öka sin massa genom att fånga in stjärnor, gas och stoft från närområdet. Ett sådant objekt sänder ut mycket elektromagnetisk strålning och kallas kvasar. Endast en liten andel av svarta hål som tycks förekomma i de flesta om inte alla galaxcentra.

När massan passerat händelsehorisonten är den helt integrerad i det svarta hålet och ingen strålning (eventuellt undantaget Hawking-strålning, se fråga 19164 ) slipper ut.

Se fråga 13916 för information om kvasarer och fråga 18930 om svarta hål.
/Peter E

Nyckelord: svart hål [51]; kvasar [4];

*

Universum-Solen-Planeterna [21202]

Fråga:
Existensen av svarta hål.
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
1. Hur mycket bevis krävs för att man säkert ska kunna fastställa att man har hittat ett svart hål?

2.Vilken detektionsmetod ger mest övertygande bevis för svarta håls existens?

3.Och vilka för-och nackdelar med de olika metoderna finns det?
/Mina M, Europaskolan Strängnäs, Eskilstuna

Svar:
1 Det beror på hur "godtrogen" man är. Till och med Steven Hawking var länge tveksam, men gav upp motståndet i slutet på 1980-talet, se länk 1 och Hawkings bok A Brief History of Time (1988).

Nu (2020) finns så mycket bevis, se a-e nedan, att tvivlare närmast kan jämföras med klimatförnekare.

2 Att följa stärnor i galaxcentum och beräkna massan med Keplers tredje lag.

3 Det får du fundera på själv med hjälp av Black_hole#Observational_evidence .

Här är en lista på några ganska övertygande bevis att svarta hål (se fråga ) existerar och att de har observeras.

a Allmänna relativitetsteorin

Existensen av svarta hål är en konsekvens av Einsteins Allmänna relativitetsteori (1916). Denna teori har testats på många sätt och med stor precision. Teorin har i alla fall visat sig stämma med observationer.

Se fråga 12745 och General_relativity#Black_holes_and_other_compact_objects .

b Aktiva galaxer och andra objekt som sänder ut röntgenstrålning

Dessa objekt har det gemensamt att de sänder ut enorma mängder röntgenstrålning när materia från en ackretionsskiva faller in i ett svart hål. Små objekt är ofta dubbelstjärnesystem där komponenterna har en massa av tiotals solmassor.

Stora objekt (massa milliontals solmassor) befinner sig oftast i centum av en galax, och sänder ut enorma mängder röntgenstrålning. Den utsända effekten är så stor att den enda rimliga förklaringen är att vi har att göra med ett svart hål som slukar materia. Upp till 50% av massan kan förvandlas till strålning i ett sådant objekt (se fråga 14367 ).

Se fråga 13916 , Active_galactic_nucleus och Cygnus_X-1 .

c Observationer av stjärnor som kretsar kring ett objekt i centrum av en galax

Genom att följa stjärnor i centrum av vintergatan kan man räkna ut massan på objektet som finns i centrum. Resultatet blir en så stor massa i ett litet område att den rimligaste förklaringen är att vi har att göra med ett svart hål.

Se fråga 6228 och Sagittarius_A*#Orbiting_stars .

d Observation av kolliderande svarta hål med gravitationsstrålning

Man har sedan 1950-talet med allt större apparater försökt att detektera gravitationsstrålning. Det man i första hand detekterar är våldsamma rörelser hos stora massor. En av de mest våldsamma händelser man kan tänka sig är att två svarta hål kolliderar och slås samman till ett. Detta lyckades man observera för några år sedan.

Se fråga 20117 och gravitational_wave_observation .

e Direkt avbildning av ett svart hål

Ja, här måste vi säga att vi har tillräckliga bevis för brottet: brottslingen är fångad på bild, se nedan. Nu kan man tycka att det är konstigt att man kan fotografera ett svart hål. Vad man ser på bilden är inte det svarta hålet (händelsehorisonten, se Event_horizon ) utan skuggan av hålet. Strålningen vi ser (som är radiovågor, se nedan) kommer från materia som faller ner i hålet - delvis faktiskt från bakom hålet.

Ett svart hål är mycket litet så man behöver ett teleskop med hög vinkelupplösning. Detta åstadkommer man genom att kombinera data från flera olika radioteleskop spridda över jorden. På så sätt kan man åstadkomma en vinkelupplösning som motsvarar ett teleskop med en radie motsvarande jordens radie.

Se länk 2 och Black_hole#Observational_evidence .



/Peter E

Nyckelord: svart hål [51]; relativitetsteorin, allmänna [33]; händelsehorisont [4];

1 https://en.wikipedia.org/wiki/Thorne%E2%80%93Hawking%E2%80%93Preskill_bet#Earlier_Thorne–Hawking_bet
2 https://eventhorizontelescope.org/press-release-april-10-2019-astronomers-capture-first-image-black-hole

*

Sök efter    

Skriv de ord du vill söka på i sökfältet ovan och klicka på sökknappen. Uteslut ord genom att sätta - (minus) före ordet. Ordgrupper definieras med hjälp av "...". Sökningar är oberoende av stora och små bokstäver.

Exempel:

helium "kalle anka"
Sök på 'helium' och ordgruppen 'kalle anka'
orgelpipa
Sök på 'orgelpipa'
orgel -gitarr
Sök på 'orgel' men inte 'gitarr'

 


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.