Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

35 frågor/svar hittade

Universum-Solen-Planeterna [20668]

Fråga:
Hej! Man anser sig kunna räkna bakåt till hur universum "såg ut"/"fungerade" strax efter Stora Smällen. När började regler som Pauliprincipen att gälla? Alldeles vid Smällen lär den ju inte ha gällt, och en följdfråga är: Vad som krävs för att våra fysikprinciper skall sluta att gälla, t ex i svarta hål eller andra "svåra platser". Finns några "regler" kvar?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Hej Thomas! Det enkla svaret är att man inte vet. Det som är det älsta observerade är ju den kosmiska bakgrundsstrålningen (se fråga 705 ) från c:a 380000 år efter big bang. Allt tidigare än detta är teoretiska extrapolationer. Möjligen kan de nyligen upptäckta gravitationsvågorna (se fråga 20117 ) tillåta att man kan "se" igenom vallen av bakgrundsstrålning.

Vad gäller pauliprincipen (se fråga 18298 ) så tror jag inte det är något problem. Min föreställning är att fermioner (kvarkar/leptoner) inte bidades från den heta strålningen förrän Pauli så tillät.

Enligt "inget-hår teoremet" skall man inte behöva oroa sig för pauliprincipen i ett svart hål. Det enda man kan veta är hålets massa, laddning och rörelsemängdsmoment (se No-hair_theorem ).
/Peter E

Nyckelord: big bang [33]; svart hål [36];

*

Kraft-Rörelse [20601]

Fråga:
Foton-sfären hos svarta hål
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Schwarzschildradien ges av r=2GM/c^2. Jag funderade på om radien är samma om man är i omloppsbana runt det svarta hålet, och räknade med att centripetalkraften = gravitationskraften, och fick då att r=GM/v^2 (v är nära c). Denna radien är alltså 2 ggr kortare än Schwarzschildradien, så kan man inte räkna så? Eller skulle man kunna vara i omloppsbana runt ett svart hål innanför Schwarzschildradien? Om man inte kan räkna som jag gjorde, hur stor är radien om man ska vara i omloppsbana isåfall? Tack på förhand!
/Anton H, Nyköpings gymnasium, Nyköping

Svar:
Hej Anton! Eftersom du refererar till hastigheter nära ljushastigheten så duger inte de uttryck du använder. Du måste använda uttryck enligt den speciella relativitetsteorin. Detta diskuteras i Schwarzschild_radius#Relativistic_circular_orbits_and_the_photon_sphere .

Från Keplers lag (fråga 12644 ) får man för en cirkulär bana, som du mycket riktigt säger,

r = GM/v2

Detta gäller emellertid bara för icke-relativistiska värden på v. Det relativistiska uttrycket ger

(v/c)2 (r/rS - 1) = 1/2

För v = c blir detta

r = 3rS/2

där

rS = 2GM/c2 (se fråga 18930 )

Detta betyder att banan i själva verket ligger utanför Schwarzschildradien rS. Denna bana kallas foton-sfären eftersom fotoner med hastigheten c kan röra sig i en stabil cirkelbana.

Se även länk 1 (figuren nedan) och Photon_sphere .



/Peter E

Nyckelord: svart hål [36]; Keplers lagar [13];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Astro/blkhol.html#c3

*

Kraft-Rörelse [20463]

Fråga:
Hej! I en tidningsartikel nämns "stillastående svarta hål". Jag har fått lära mig att inget är stillastående, allt rör sig och allt är relativt. Således är frågan: Vad är ett stillastående svart hål? Och vad/vilket är alternativet?
/Thomas Å

Svar:
Man menar nog inte translationsrörelse, den är ju relativ som du säger. Rotation är däremot inte relativ, och rotation påverkar metriken hos ett svart hål. Det var Roy Kerr som först lyckades att matematiskt beskriva roterande svarta hål, se länk 1 och fråga 19123 .

Gott fortsatt 2017 till alla frågeställare!
/Peter E

Nyckelord: svart hål [36];

1 http://www.dn.se/nyheter/vetenskap/roterande-svarta-hal-driver-universums-starkaste-ljuskallor/

*

Universum-Solen-Planeterna [20335]

Fråga:
Supermassiva svarta hål
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
I centrum av galaxer, t ex Vintergatan, finns det ett svart hål (sägs det). Har det svarta hålet varit med från galaxens "födelse" eller har det tillkommit senare?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Supermassiva svarta hål är förmodade svarta hål med massa motsvarande miljoner eller miljarder gånger solens massa. De flesta, kanske alla, galaxer tros ha ett supermassivt svart hål i sitt centrum. Det gäller även vår galax Vintergatan, där objektet Sagittarius A* i centrum med största sannolikhet är ett supermassivt svart hål. (Supermassivt_svart_hål )

Det finns ännu ingen etablerad detaljerad teori för hur galaxer bildas. Det är klart att galaxer uppstår ur kollapsande gasmoln och att stjärnorna uppstår när molnet fragmenteras och fragmenten kollapsar. På något sätt hjälper nog den mörka materien till i processen.

Om alla galaxer (åtminstone stora galaxer) innehåller ett supermassivt svart hål, är det nog naturligt att anta att detta uppkommer som en del av galaxbildningen. Kan t.ex. centrum av en blivande galax tänkas nå tillräcklig densitet utan att fusionsprocesser startas? Fusionprocesserna värmer ju upp gasen och om massan är stor dominerar strålningstrycket över gravitationen och den nybildade stjärnan slits itu. Men om massan är jättestor, eventuellt med hjälp av mörk materia (som inte fusionerar), kanske ett svart hål kan bildas.

I ett större antal aktiva galaxer och kvasarer (se fråga 13916 ), visar sig det supermassiva hålet genom kärnans aktivitet, nämligen genom den enorma mängd strålning som kommer från centrum, vilken tros härstamma från gas som cirkulerar in i hålet. Man antar att de flesta ljusstarka galaxer har ett supermassivt svart hål, men att de flesta är i "inaktivt" läge där de inte drar till sig speciellt mycket materia.

Det uppskattas att supermassiva svarta hål skapas om tillräckligt många stjärnor befinner sig på ett tillräckligt litet område i rymden eller tillräckligt många sugs in i ett ursprungligt svart hål, alternativt om flera svarta hål slås samman. De nödvändiga förutsättningarna för detta tros finnas allmänt i centrum av större galaxer. Teoretiska studier av kollapser av tunga stjärnor visar att extremt tunga stjärnor (flera hundra solmassor) kan kollapsa i sin helhet till svarta hål, vilket kunnat vara frön till supermassiva svarta hål. Så extremt tunga stjärnor tros bara kunnat bildas i frånvaro av grundämnen tyngre än helium, något som bara gällde den första tiden efter Big Bang.

Det finns exempel på galaxer som har mer än ett supermassivt svart hål. Dessa har troligtvis uppkommit genom sammanslagning av två galaxer. Galaxer är relativt stora jämfört med avståndet mellan dem, så kollisioner är ganska vanliga.

Se även Supermassive_black_hole .
/Peter E

Nyckelord: svart hål [36]; galax [24]; kvasar [3]; Vintergatan [6];

1 https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes/
2 http://www.spacetelescope.org/science/black_holes/

*

Universum-Solen-Planeterna [20117]

Fråga:
Gravitationsstrålning påvisad
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Vad tror du om rapporten om att man observerat gravitationsstrålning? Nobelpris eller misstag?
/Sven P

Svar:
Nobelpris i fysik 2017
Gravitationsvågor (både den populära och den avancerade artikeln är utomordentligt välskrivnen)
Rainer Weiss, Barry C. Barish, Kip S. Thorne
"för avgörande bidrag till LIGO-detektorn och observationen av gravitationsvågor"

Gravitationsvågor är inom fysiken krusningar i krökningen av rumtiden som propagerar som vågor som rör sig ut från källan. Fenomenet förutspåddes 1916 av Albert Einstein baserad på hans allmänna relativitetsteori, som säger att gravitationsvågor transporterar energi som gravitationsstrålning.

Data och analys ser mycket övertygande ut. En oberoende observation krävs nog för nobelpris, men med det är det ett kassaskåpssäkert nobelpris. Vilka av c:a 1000 författare som får det är en svårare fråga. Knappast Abbot som står först på bästa bokstavsordning.

Det finns flera skäl till att detta är en mycket viktig upptäckt:

  • Ännu ett bevis för att den allmänna relativitetsteorin är korrekt - exakt 100 år efter Einsteins publikation
  • Öppnar ett nytt fönster för observationer av universum
  • Det hittills mest direkta beviset för att svarta hål med en massa av storleksordningen tiotals solmassor existerar
  • Ger information om den senare utvecklingen hos massiva stjärnor
  • Gravitationsvågor har observerats i två detektorsystem: Hanford i Washington State (H1) och Livingstone i Louisiana (L1). Avståndet mellan dessa är c:a 3000 km, så den maximala skillnaden i ankomstid till detektorerna är 10 ms.

    Fördelen med flera detektorer långt ifrån varandra är dels att man kan eliminera lokala störningar och dels att man kan lokalisera källan. Med fler detektorsystem (som är på gång) kan man lokalisera källan mer exakt. Man kan då leta efter signaler i t.ex. röntgen, gamma eller det synliga området av det elektromagnetiska spektrum.

    Detektorerna består av en laser-interferometer med 4 km långa ben i 90 graders vinkel mot varandra. Idén är att gravitationsvågona påverkar benen olika vilket detekteras genom interferens vid startpunkten.

    Händelsen med det lite fantasilösa namnet GW150914 (gravitational wave 14/9 2015) tolkas som en sammansslagning mellan två svarta hål. Detta är nog den mest våldsamma händelse vi kan observera i universum. Energin i gravitationsvågorna är 3 solmassor dvs

    E = mc2 = 2*1030*(3*108)2 = 1.8*1047 J

    Detta var en av de händelser man hoppades kunna detektera, men man vet fortfarande inte hur vanliga dessa sammanslagningar mellan svarta hål är. Som hjälp i sökandet använder man simuleringar med den allmänna relativitetsteorin av svarta hål av olika storlek som slås ihop. Signalen man väntar sig visas näst längst ner i nedanstående bild. När hålen kommer nära varandra kommer de att sända ut mycket energi bland annat i form av gravitationsstrålning. De kommer då att spinna snabbare och snabbare runt varandra. Frekvensen ökar och amplituden ökar tills händelsehorisonterna överlappar och de båda svarta hålen blir ett. Hela processen tar c:a 0.2 sekunder.

    Övre bilden visar data från GW150914. Den röda kurvan (från H1) har förskjutits 7 ms och inverterats. Man ser att det är en imponerande överensstämmelse med kurvan från L1-detektorn. Överensstämmelsen med de teoretiska beräkningarna är också mycket god. Man har även bestämt massorna av de två svarta hålen till 36 och 29 solmassor. Det resulterande svarta hålets massa bestämdes till 62 solmassor. De resterande 3 solmassorna blev alltså gravitationsstrålningen som observerades.

    För att man skall vara säker på att de som analyserar data gör ett bra jobb lägger man in testdata i smyg:

    "In the past, a few senior members of the LIGO team have tested the group's ability to validate a potential discovery by secretly inserting ‘blind injections’ of fake gravitational waves into the data stream to test whether the research team can differentiate between real and fake signals. But the September detection happened before blind injections were being made, so it is thought to be a signal from a real astrophysical phenomenon in the Universe."

    Den officiella annonseringen av upptäckten finns i länk 2. Se fråga 19870 för mer om kolliderande svarta hål. Se även Gravitational_wave och Gravitational_wave_observation .

    Vetandets värld 18/2:

    Bilder från föredrag av Chris Van Den Broeck: The direct detection of gravitational waves: The first discovery, and what the future might bring
    http://indico.lucas.lu.se/getFile.py/access?resId=0&materialId=slides&confId=333

    Tillägg 16 okt. 2017

    "The merging of two neutron stars was detected by gravitational waves and then by telescopes in all parts of the electromagnetic spectrum."



    /Peter E

    Nyckelord: gravitationsvågor [10]; svart hål [36]; nyheter [11];

    1 http://www.nature.com/news/has-giant-ligo-experiment-seen-gravitational-waves-1.18449
    2 http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.061102

    *

    Universum-Solen-Planeterna [20104]

    Fråga:
    Hej! Schwartzschildradien, Rs, anger radie för det område varifrån ljus inte kan ta sig ut vid/kring ett svart hål. Men vet man något om själva hålets radie/storlek? Det kanske inte fyller området ända ut till till Rs??
    /Thomas Å, Knivsta

    Svar:
    Händelsehorisonten är den (skenbara) yta kring ett svart hål, som utgör gränsen mellan hålets innandöme och omvärlden. Händelsehorisonten markerar gränslinjen för "punkten utan återvändo", eftersom ingenting vare sig ljus eller materia, som befinner sig innanför händelsehorisonten kan lämna regionen innanför. En extern observatör kan därmed inte observera någonting innanför händelsehorisonten.

    Händelsehorisonten för ett icke roterande svart hål är en sfär med radien

    Sc = 2GM/c2

    kallad Schwartzschildradien, se fråga 18930 .

    Händelsehorisonten omges ofta av en ackretionsskiva, vilken uppstår då gas eller stjärnor från en omgivande galax närmar sig det svarta hålet. (Händelsehorisont )

    Eftersom vi inte kan observera något innanför händelsehorisonten kan vi inte säga något om vad som finns där. Antagligen inte mycket eftersom allt snabbt faller ner i singulariteten - hålets centrum med oändlig densitet.
    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36];

    *

    Universum-Solen-Planeterna [19911]

    Fråga:
    Finns någon maximistorlek för svarta hål? Kan de bli för stora och explodera?
    /Thomas Å, Knivsta

    Svar:
    Nej enligt nuvarande teori för svarta hål finns det ingen gräns för hur stort ett svart hål kan bli. Enda begränsningen är tillgången på materia som kan slukas upp av hålet.

    Se vidare fråga 12745 , List_of_most_massive_black_holes och länk 1.
    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36];

    1 http://www.space.com/28664-monster-black-hole-largest-brightest-ever.html

    *

    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 [36]; relativitetsteorin, allmänna [26]; kvantmekanik [26];

    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 [19870]

    Fråga:
    Vad händer om två svarta hål ligger i omloppsbana kring varandra så pass när att deras respektive händelsehorisonter skär varandra?

    Om vi för enkelhetens skull antar att de svarta hålen har samma massa. Då borde det som finns mitt mellan dem utsättas för en resulterande gravitationskraft som är noll.

    Om hålen inte är allt för nära varandra så borde deras händelsehorisonter deformeras mellan dem.

    Om de kommer tillräckligt nära varandra kan då händelsehorisonterna deformeras så kraftigt att singulariteterna i hålens centrumpunkter inte längre innesluts av händelsehorisonten? Borde i så fall singularitetens massa kastas ut med våldsam kraft och en stor del av den lämna systemet?
    /Magnus B, Gävle

    Svar:
    Detaljerna i sammanslagningen är komplicerade och beror av många parametrar. Klart är att två svarta hål i bana kring varandra kommer att sända ut gravitationsvågor, dvs förlora energi och därmed komma närmare varandra (se det etablerade exemplet med två neutronstjärnor i bana kring varandra i fråga 473 ).

    När de svarta hålen slås ihop frigörs enorma energimängder i form av gammastrålning och även gravitationsstrålning. Se nedanstående video om kolliderande svarta hål.

    Se även Binary_black_hole och länk 1.
    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36]; gravitationsvågor [10];

    1 http://hubblesite.org/explore_astronomy/black_holes/encyc_mod3_q6.html

    *

    Kraft-Rörelse [19450]

    Fråga:
    Jag tittade på "Into the universe with Stephen hawking", avsnittet med time travelling, men förstår inte riktigt. Hur och varför går tiden långsammare nära ett svart hål? Går den verkligen långsammare, borde det inte bara se ut som att den gör det därför att ljuset tar längre tid på sig att lämna det svarta hålet? Säg att vi har två tvillingar, den ena reser till ett svart hål vilket för denna person är 5 år. Tvillingen tittar på utifrån och för denna tar det tio år innan syskonet återvänder. Har då den ena tvillingen helt plötsligt blivit 5 år äldre, dvs har den andra tvillingen "rest i tiden"? Tid är ju något vi människor har "bestämt", och tvillingarna är ju födda samtidigt, så oavsett hur lång tid det känns som att det har gått för den enskilda personen så borde de båda ändå ha existerat lika länge? Sedan undrar jag också hur tiden går snabbare vid våra satelliter än nere på jorden, som det påstås i avsnittet. Min första tanke var att klockorna helt enkelt är konstruerade på jorden och därför kanske de annorlunda fysiska villkoren i rymden gör att klockorna går snabbare? För annars förstår jag inte konceptet, det är jättesvårt att greppa.
    /Josefine M

    Svar:
    Josefine! Ja, det är svårt att förstå allmänna relativitetsteorin och svarta hål. Hawkins TV-program och böcker är inte alltid så lätta att förstå. Man får trösta sig med att det finns mycket omfattande experimentellt stöd för Einsteins teorier, se länkar nedan.

    Ja, tiden går långsammare ju högre gravitationsfältet är, se fråga 14685 och 16989 . Se även länk 1 och General_theory_of_relativity#Gravitational_time_dilation_and_frequency_shift och Hafele–Keating_experiment .

    Vad gäller tidsresor finns det inget observationellt stöd. Det är ett helt teoretiskt koncept, se fråga 19070 om maskhål. Tidsresor ger ju dessutom upphov till kausalitetsproblem (orsak/verkan). Tidsresa ger en bra intruduktion och Time_travel är mer omfattande.
    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36]; relativitetsteorin, allmänna [26];

    1 http://www.upscale.utoronto.ca/GeneralInterest/Harrison/BlackHoles/BlackHoles.html

    *

    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 [36];

    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

    *

    Kraft-Rörelse [19123]

    Fråga:
    Hejsan, jag undrar vad som händer med jorden om man tar bort rotationen? Blir allt indraget då utav gravitationen och bildar ett svart hål? Och då kommen min följd fråga. Roterar ett svart hål? Själv klart roterar materian som vill in mot det svarta hålet, eftersom det håller sin kontanta hastighet. Men de är väl inget som säger om själva massan i mitten roterar, om det nu är en massa eller ett hål.
    /Yasmine M, Högskolan Dalarna, Falun

    Svar:
    Nej, effekten av jordens rotation är mycket liten, se fråga 14923 . För ett svart hål med jordens massa är Schwarzschildradien (fråga 18930 )

    Sc = 2GM/c2 = 2*(6.67 10)*(5.97 1024)/(3 108)2-3 m = 8.85 mm.

    Man måste alltså pressa ihop jorden ganska duktigt för att den skall bli ett svart hål!

    Ett roterande svart hål kallas Kerr-hål och är säkert det normala, se länk 1, Rotating_black_hole och Ergosphere .
    /Peter E

    Nyckelord: jordens rotation [20]; svart hål [36];

    1 http://science.howstuffworks.com/dictionary/astronomy-terms/black-hole2.htm

    *

    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 [36]; tidvatten [12];

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

    *

    Universum-Solen-Planeterna [18811]

    Fråga:
    Svarta hål skjuter ut en stråle av laddade partiklar. Hur kan dessa partiklar lämna händelsehorisonten när inte ens ljuset kan det?
    /Veckans fråga

    Ursprunglig fråga:
    Svarta hål skjuter ut en stråle av laddade partiklar. Hur kan dessa partiklar lämna händelsehorisonten när inte ens ljuset kan det?
    /Rasmus B, Göteborg

    Svar:
    Det enkla svaret är att partiklarna som utgör strålen (relativistic jet) inte har passerat händelsehorisonten.

    Kompakta tunga objekt (svarta hål och i viss mån även neutronstjärnor) samlar genom sin starka gravitation på sig materia från omgivningen. I nedanstående teckning (från Wikimedia Commons) har vi en stjärna nära ett svart hål. Eftersom stjärnan och det svarta hålet rör sig i banor kring sin gemensamma tyngdpunkt, så har stjärnmaterien som dras in av det svarta hålet ett rörelsemängdsmoment som måste bevaras.

    Detta sker genom att det bildas en insamlingsskiva (accretion disk) runt det svarta hålet. Ju närmare det svarta hålet materian i skivan befinner sig, desto snabbare roterar skivan. Partiklarna i skivan kolliderar, vilket gör att skivan värms upp. Till sist blir skivan så het att den strålar ut ljus eller röntgenstrålning.

    Det vi kan observera från ett svart hål är effekterna av den starka gravitationen. Den strålande insamlingsskivan är en av de saker vi kan observera.

    Många svarta hål har även en eller två s.k. jets som består av mycket snabba laddade partiklar (atomkärnor och elektroner). Dessa är riktade i "polernas" riktning, d.v.s. vinkelrätt mot insamlingsskivan. Det man ser är ljus eller röntgenstrålning som uppkommer när de laddade partiklarna kolliderar med interstellära gasmoln.

    Exakt hur strålarna uppkommer vet man inte men man tror att uppsnurrade magnetfält i infångningsskivan kollimerar (koncentrerar) födet av laddade partiklar till skivans rotationsaxel, se vidare Relativistic_jets#Relativistic_jet .

    Svart_hål är en bra och trevlig artikel om svarta hål.



    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36];

    *

    Kraft-Rörelse [18739]

    Fråga:
    Hej! Enligt en tidningsuppgift (SvD, 13/6) blir rum och tid förvrängda kring ett svart hål. Vad skall man förstå med förvrängd tid? Och förvrängt rum? Har det annat utseende än vad vi ser? Är tid och rum oförvrängda här på jorden?
    /Thomas Å, Knivsta

    Svar:
    Jag kan inte hitta artikeln så svaret får bli allmänt hållet.

    Det är nog inte konstigare än att rum-tiden är krökt i ett gravitationsfält. Det yttrar sig t.ex. så att ljus avböjs av starka gravitationsfält, se fråga 16021 .

    Nedanstående animering (från Black_hole ) visar hur en galax i bakgrunden deformeras av det starka gravitationsfältet från ett svart hål. De ljusstrålar som inte träffar innanför händelsehorisonten för det svarta hålet (dessa försvinner) böjs av och ger en defomerad bild. Precis som om det svarta hålet hade varit en jättelik lins.

    Se även Allmänna_relativitetsteorin .



    /Peter E

    Nyckelord: gravitationslins [5]; svart hål [36];

    *

    Universum-Solen-Planeterna [18662]

    Fråga:
    "Svart hål åt upp stjärna"
    /Veckans fråga

    Ursprunglig fråga:
    Hej! I en tidningsnotis(UNT) står det under rubriken "Svart hål åt upp stjärna" att ett gigantiskt svart hål slukat en stjärna, och att det inträffar bara en gång på 10 000 år. Dessutom står det: Materieslukande svarta hål ligger vanligtvis vilande och oupptäckta i galaxernas utkanter, men kan ibland spåras med hjälp av "resterna" efter sina måltider.

    Stämmer verkligen det att svarta hål ligger vid kanten av galaxerna, det brukar sägas att de ligger i galaxernas centrum?! Och om de är oupptäckta, hur vet man då om dem?? Kan de utgöra galaxernas "mörka materia"? (Ofrivillig ordlek!)
    /Thomas Å, Knivsta

    Svar:
    Hej Thomas! Artikeln du refererar till finns under länk 1. Den är lite för vag för att man skall kunna säga något om fenomenet. Bara det att det skulle inträffa en gång på 10000 år. Per galax? I det synliga universum?

    Länk 2 är en lite fylligare artikel.

    Du har rätt i att är fel att det svarta hålet finns i utkanten av en galax. Det ligger i centrum av en galax som alla hittills upptäckta supertunga svarta hål gör.

    Nej, supertunga svarta hål är nog inte den saknade mörka materien. Den totala massan är inte alls tillräcklig. Möjligen skulle mindre svarta hål som vi inte observerat kunna vara den saknade massan.

    Nedanstående bild (från NASA, länk 2) visar galaxen före händelsen (till vänster) och efter (till höger). De översta två bilderna är i ultraviolett (hög energi) och de nedre i synligt ljus/infrarött (låg energi). Man har även undersökt spektra av händelsen, och funnit helium men inget väte. Detta tolkar man så att det är kärnan av en röd jättestjärna som slukats av det svarta hålet. Den vidsträckta atmosfären hos den röda jätten (som innehåller väte) skulle i så fall ha sugits bort vid en tidigare passage.

    Det finns flera sätt att "se" svarta hål, alla naturligtvis indirekta.

    1 Att följa stjärnors rörelse, som man gjort i vintergatans centrum, och dra slutsatsen att det finns något massivt som är osynligt som bestämmer rörelsen.

    2 Genom gravitationslinsning. Gravitationen från ett svart hål verkar fokuserande på strålning på samma sätt som en positiv lins.

    3 Att observera intensiv strålning med hög energi från ett mycket kompakt objekt. Det kan vara materia som kommit nära ett svart hål. Genom kollisioner bromsas materian upp och sänder ut strålning tills materian passerat det svarta hålets händelsehorisont.



    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36]; nyheter [11];

    1 http://www.unt.se/varlden/svart-hal-at-upp-stjarna-1736268.aspx
    2 http://smithsonianscience.org/2012/05/scientists-catch-black-hole-in-a-feeding-frenzy/

    *

    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 [36];

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

    *

    Universum-Solen-Planeterna [17978]

    Fråga:
    hur stor gravitation har det svart hålet som har mest? svara i gånger jorden tex. 150000 gånger jorden
    /robin h, övermalax lågstadium, övermalax

    Svar:
    Styrkan på gravitationen beror på hur nära det svarta hålet du är. Det är därför bäst att ge storleken som massa jämfört med solen. Om du sedan mutiplicerar detta med 333000 får du det svarta hålets massa i jordmassor.

    För svarta hål som bildats från en stjärna är 16 solmassor det stösta, se länk 1 och Stellar_black_hole .

    För s.k. supermassiva svarta hål (Supermassive_black_hole ) är 18 miljarder solmassor nuvarande rekordet, Länk 2.
    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36];

    1 http://www.sciencedaily.com/releases/2007/10/071017145225.htm
    2 http://www.newscientist.com/article/dn13166-biggest-black-hole-in-the-cosmos-discovered.html

    *

    Universum-Solen-Planeterna [16878]

    Fråga:
    Är det möjligt att jorden skulle kunna åka in i ett svarthål.. hur och när i så fall?
    /Ellinor M, Nfu, Svedala

    Svar:
    Ellinor! Nej det är inte troligt! För det första är svarta hål ganska ovanliga. För det andra uppför sig det svarta hålet som all annan materia: det påverkar omgivningen med en gravitationskraft som är proportionell mot hålets massa. Solen skulle om den kom i närheten av ett svart hål uppföra sig på samma sätt som stjärnorna man upptäckt nära vintergatans centrum, se nedanstående bild från fråga 6228 nedan. Som synes rör sig stjärnorna i banor kring det svarta hålet. Bara vid en perfekt fullträff, som är osannolik eftersom hålet är så litet, skulle stjärnan "ätas upp".

    Om solen passerade nära ett stort svart hål skulle däremot planetbanorna störas, och jorden skulle kastas in i en annan bana med katastrofala följder för livet på jorden. Det är mycket mer sannolikt (men fortfarande låg sannolikhet) att solen skulle komma nära en annan stjärna.

    Nära det svarta hålet i vintergatans centrum finns det inte mycket materia i form av gas och stoft. Detta svarta hål är alltså inte särskilt aktivt - dvs det strålar inte mycket. Det finns svarta hål i centrum av andra galaxer som har mycket materia i närheten. Denna materia samlas i en roterande skiva. Genom kollisioner bromsas materialet i skivan upp och faller ner i det svarta hålet och ger upphov till stark röntgen och gammastrålning.



    /Peter E

    Se även fråga 6228

    Nyckelord: svart hål [36];

    *

    Universum-Solen-Planeterna [16182]

    Fråga:
    Jag håller på att skriva om svarta hål och då har jag läst om hur man tror att supermassiva svarta hål i varje galax mitt håller ihop galaxen.Men om nu de svarta hålen gör detta , hur kan då universum utvidgas, borde det inte ha motsatt effekt ?
    /Louise E, Grevegårdsskolan, Göteborg

    Svar:
    Supermassiva svarta hål betyder att galaxerna har mer massa. Detta gör att expansionen bromsas upp mer. Men den behöver inte alls omöjliggöra expansion. Se länk 1, Supermassiva_svarta_hål och Supermassive_black_hole .

    Observera att de observerade supermassiva svarta hålen ändå har en massa (105 and 1010 solmassor) som är liten jämfört med galaxens massa. Om det inte varit så hade rotationsprofilen sett ut som ekv (2) i fråga 15411 :

    v = sqrt(GM/r) (2)

    I länk 2 finns ett arbete som indikerar relativistiska effekter i banorna kring det svarta hålet i Vintergatans centrum.
    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36]; relativitetsteorin, allmänna [26];

    1 http://www.hubblesite.org/go/blackholes
    2 http://www.eso.org/public/announcements/ann17051/

    *

    Universum-Solen-Planeterna [16118]

    Fråga:
    Hej, jag ställde frågan "Kraft-Rörelse [16112]" häromdan och jag undrar om svaret ändras om gravitationen ökar mångfaldigt. Ett svart håls gravitation är stark nog att sära på molekylära bindingar, borde inte ett tillräckligt starkt gravitationsfält få luftbubblan till att flyta uppåt i stenen ändå?
    /Oskar L, Nyhamnsskolan, Nyhamnsläge

    Svar:
    Oskar! Jovisst, men det är inte särskilt realistiskt. Du får i så fall även problem med tidvatteneffekter: den ända av stenen som är närmast det svarta hålet attraheras mer än bortsidan. Stenen kommer då att dras ut och rimligen smulas sönder. Det hände med kometen Shoemaker-Levy som kom alltför nära Jupiter, se bilden nedan (NASA, HST) och Comet_Shoemaker-Levy_9 .



    /Peter E

    Se även fråga 16112

    Nyckelord: komet [12]; svart hål [36];

    *

    Kraft-Rörelse [15735]

    Fråga:
    Hej! Jag håller på att göra ett fördjupningsarbete i NO under ämnet gravitation. Jag har liknat gravitationen med en frukostflinga i en skål med mjölk. När de ligger nära varandra så dras de till varandra. Jag undrar om flingan och mjölken efter ett antal miljarder upphöjt till miljarder år skulle kunna dras ihop av flingans gravitation till en stenhård liten kula. Är detta möjligt?
    /Johannes R, Vasa Real, Stockholm

    Svar:
    Johannes! Attraktionen mellan frukostflingor är, som du säkert vet, inte gravitation utan en effekt av ytspänningen. Gravitationen är alldeles för svag för att du skall se en attraktion.

    Vad som händer är att jordens gravitation drar åt sig flingorna som flyter på ytan, och varje flinga bildar en liten grop i vätskeytan. Titta noga så kan du säkert se dessa. Om två gropar kommer tillräckligt nära varandra, så kommer de att vilja slå sig ihop eftersom den totala ytspänningsenenergin blir mindre då. Detta ytspänningsfenomen ser ut som en attraktion mellan flingorna eftersom dessa följer med i sammanslagningen.

    Nej, gravitationen kan inte åstadkomma den stenhårda lilla kula du beskriver (egentligen beskriver du ett svart hål). Anledningen till att materia inte kan slå sig samman spontant är att atomkärnan (som innehåller det mesta av massan) normalt skyddas av ett moln av elektroner. Man måste ha mycket speciella förhållanden för att ett svart hål skall bildas, se nedanstående länk till frågor om svarta hål.
    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36]; ytspänning [17];

    *

    Universum-Solen-Planeterna [15675]

    Fråga:
    Hej! Jag undrar om mörk materia kan precis som vanlig materia, kollapsa till ett svart hål? Hur skulle det i såfall "se ut" och påverka sin omgivning?
    /Arvid B, Tycho Braheskolan, Helsingborg

    Svar:
    Hej Arvid! Eftersom den mörka materien påverkas av gravitationen, så måste den kunna hamna i ett svart hål. Eftersom vi inte vet vad den mörka materien är och vilka egenskaper den har, så kan vi inte säga hur sannolikt det är att mörk materia hamnar i ett svart hål.

    Om en partikel rör sig mot ett svart hål är det mycket osannolikt att den fångas upp direkt eftersom det svarta hålet är ganska litet (händelsehorisonten har en liten radie). Vanlig materia kan växelverka genom att kollidera, och då bildas en så kallad ackretionsskiva, se figuren nedan, runt det svarta hålet. Materien i denna skiva kolliderar och bromsas upp, och faller till sist ner innanför händelsehorisonten. Om svart materia inte växelverkar med något annat än gravitation, kommer uppbromsningen inte till stånd, och materian hamnar inte i det svarta hålet.

    För mer om ackretionsskivor se länk 1 och Accretion_disk . Länk 2 är en bra interaktiv animering om svarta hål.



    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36]; mörk materia [16];

    1 http://sv.wikipedia.org/wiki/Ackretionsskiva
    2 http://hubblesite.org/explore_astronomy/black_holes/

    *

    Universum-Solen-Planeterna [15113]

    Fråga:
    hey jag skulle vilja veta hur ljus kan bl "fast" i ett svart hål när ljuset inte har någon massa? jag har tittat på lite olika svar här men inte hittat något riktigt svar på min fråga. Jag skulle vara väldigt tacksam för svar!
    /Michaela a, äppelviksskolan, bromma

    Svar:
    Hej Michaela! Det finns olika sätt att se på detta.

    1 Ljuset har massa, dvs energi, men ingen vilomassa. Ljuset påverkas därför av gravitationen. Ett svart hål har så hög densitet att flykthastighet en är större än ljushastigheten. Ljuset (och inget annat för den delen) kan alltså inte ta sig ut.

    2 Man kan se det så att ljus som sänds ut från innanför händelsehorisonten (gränsen mellan det svarta hålet och vår värld) i ett svart hål har oändlig dopplerförskutning och existerar därför inte utanför det svarta hålet.

    3 Se nedanstående figur från Wikimedia Commons (Black_hole#Event_horizon ).
    Översta bilden: partiklar eller ljus långt utanför det svarta håler rör sig i en plant (icke krökt) rum. De kan alltså röra sig i alla riktningar.
    Mellersta bilden: Närmare det svarta hålet kröks rum-tiden. Det finns då fler vägar i riktning mot hålet är bort från detsamma.
    Nedersta bilden: Innanför händelsehorisonten leder alla vägar inåt mot det svarta hålets centrum. Varken partiklar eller ljus kan alltså ta sig ut.



    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36];

    *

    Universum-Solen-Planeterna [14367]

    Fråga:
    Energi från ett svart hål.
    /Veckans fråga

    Ursprunglig fråga:
    Tja, jag läste att när en massiv stjärna dör och övergår till ett svarthål en s.k. supernova så kan energi skickas ut i form av gravitations vågor. ibland kan det röra sig om så mkt som 10^44 joule. Vart kommer denna energi ifrån är den totala massan mindre efter?
    /Karl J, Hjärteskolan, Trosa

    Svar:
    Energin kommer från bindningenergin. En massa som faller ner i ett svart hål binds av gravitationsfältet på samma sätt som en elektron binds i en atom. Elektronen skickar ut ljus när den övergår till lägre tillstånd. Det kan även infallande materia i ett svart hål göra genom kollisioner och uppvärmning, men en massa som rör sig snabbt kan även sända ut gravitationsvågor .

    Den energi som sänds ut som elektromagnetisk strålning eller gravitationsvågor är förlorad, så massan av det kompakta objektet minskar med detta belopp. Låt oss titta lite närmare på energiförhållandena.

    Klassiskt (Newton) är flykthastigheten från en massa M med radien R är lika med ljushastigheten c när

    R = RS = 2GM/c2

    (flykthastigheten är v = (2GM/r)1/2, se fråga 3782 ). Gravitationell bindningsenergi för en massa m vid ytan (kallas händelsehorisonten eller Schwarzschild-radien) av ett svart hål blir då

    GMm/RS = mc2/2

    vilket är exakt halva vilomassan mc2. Om man i stället använder den allmänna relativitetsteorin (vilket vi självklart måste göra) blir uttrycket för händelsehorisonten oförändrad men den gravitationella bindningsenergin blir lika med vilomassan mc2.

    Hur skall vi tolka detta? Om vi låter en massa m falla ner i ett svart hål kan vi frigöra maximalt energin mc2/2. Resten kommer att försvinna som rödförskjutning. Ett svart hål är alltså en mycket effektiv energikälla - fusion frigör t.ex. bara någon procent av vilomassan. Detta är orsaken till att man tror att de mest energetiska objekten vi känner till, t.ex. kvasarer, är svarta hål. Om energin frigöres när massan är vid händelsehorisonten blir rödskiftet oändligt, och ingen energi slipper ut. Om vi emellertid låter energin stråla ut när massan är på väg ner, så kan en del av energin slippa ut - maximalt mc2/2.

    Länk 1 innehåller information från en expert på området. Länk 2 är en användbar formelsamling för svarta hål. Se även Black_hole och Supermassive_black_hole .
    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36]; gravitationsvågor [10]; flykthastighet [4]; relativitetsteorin, allmänna [26];

    1 http://www2.physics.umd.edu/~tajac/
    2 http://fragelada.fysik.org/resurser/blackholes.pdf

    *

    Universum-Solen-Planeterna [14362]

    Fråga:
    Hej, undrar bara hur kan ett svarthål bli elektriskt laddad?
    /Karl J, Hjärteskolan, Trosa

    Svar:
    Om materian som faller ner i hålet har en nettoladdning så blir hålet laddat. Om man sedan kan mäta denna laddning är jag emellertid tveksam till, se länk 1. Mer info finns under länk 2.
    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36];

    1 http://science.nasa.gov/newhome/headlines/ast24mar97_1.htm
    2 http://www.astro.uu.nl/~strous/AA/en/antwoorden/zwarte-gaten.html

    *

    Universum-Solen-Planeterna [13916]

    Fråga:
    Vad är en kvasar?
    /Veckans fråga

    Ursprunglig fråga:
    Hej! Vi har sett en film där dom påstår att massiva svarta hål matar kvasarer. Och i en bok har vi läst att en kvasar är ett komprimerat galaxcentrum med massor av stjärnor. Så nu undrar vi om du kan förklara så enkelt som möjligt hur allt detta hänger ihop. För hur ska svarta hålen kunna mata den komprimerade galaxkärnan? Svarta hål ska ju snarare sluka allt i sin omgivning. tack på förhand /elever på ugglumskola
    /kalle a, ugglum, göteborg

    Svar:
    Hej Ugglum! Ni har helt rätt i er invändning!

    En kvasar är en extremt ljusstark och avlägsen aktiv galaxkärna. Den överglänser sin värdgalax så mycket, att denna inte tidigare har kunnat observeras. Först med hjälp av CCD-teknik och senare adaptiv optik har många värdgalaxer kunnat påvisas.

    Den relativt accepterade teorin är att kvasarer drivs av ett svart hål. De flesta galaxer tycks ha ett svart hål i centrum (se fråga 6228 ). Normalt märks det knappast om rymden omkring hålet är tom.

    Om det däremot finns en massa gas och stjärnor, så kommer materialet att dras ner i det svarta hålet. Medan materien accelererar ner i hålet kommer den att kollidera och förvandla rörelseenergi till värme och därmed strålning.

    Teoretiskt kan maximalt 50% av totala viloenergin mc2 förvandlas till energi på detta sättet. I fusion av väte till helium förvandlas mindre än 1% av vilomassan till energi. Det är därför svarta hål är en så bra förklaring till de enorma energimängder som strålas ut från kvasarer.

    Nedanstående bild från länk 1 visar en kvasar och dess tillhörande galax:

    "This image shows quasar PG 0052+251, which is 1.4 thousand million light-years from Earth, at the core of a normal spiral galaxy. Astronomers are surprised to find host galaxies, such as this one, that appear undisturbed by the strong quasar radiation. Quasars reside in a variety of galaxies, from normal to highly disturbed. When seen through ground-based telescopes, these compact, enigmatic light sources resemble stars, yet they are thousand of millions of light-years away and several hundred thousand million times brighter than normal stars. Astronomers believe that a quasar turns on when a massive black hole at the nucleus of a galaxy feeds on gas and stars. As the matter falls into the black hole, intense radiation is emitted. Eventually, the black hole will stop emitting radiation once it consumes all nearby matter. Then it needs debris from a collision of galaxies or another process to provide more fuel.

    Credit: John Bahcall (Institute for Advanced Study, Princeton) Mike Disney (University of Wales) and NASA/ESA"



    /Peter E

    Nyckelord: kvasar [3]; svart hål [36]; galax [24];

    1 http://fragelada.fysik.org/index.asp?keyword=svart+h%E5l
    2 https://www.spacetelescope.org/images/opo9635a1/

    *

    Universum-Solen-Planeterna [13791]

    Fråga:
    Hej! Jag gör ett arbete om svarta hål, men jag kan inte hitta någonstans om svarta hål dör. Kan svarta hål "dö" eller försvinna? eller finns dom i rymden hela tiden? Isåfall borde ju rymden vara full av svarta hål... Snälla svara på min fråga kram Anna
    /Anna H, Kungsholmen, Stockholm

    Svar:
    Anna! Vi svarar på alla bra frågor som vi kan svara på och som vi inte redan besvarat.

    Börja med att läsa tidigare svar i frågelådan, länk 'svart hål'. Svarta hål dör inte eftersom det inte gör någonting - de bara finns och deras tyngdkraft påverkar omgivningen. Om det ramlar ner material (gas, stjärnor, planeter) i ett svart hål så växer det genom att massan ökar.

    Förr trodde man inte att ett svart hål kunde avge någon energi, men Stephen Hawkins upptäckte att hålet kan kröka rummet så kraftigt, att det kan bildas ett partikel-antipartikel par, som kan ge sig iväg. Energin tas från hålet. På så vis avdunstar hålet sakta, för att till slut försvinna helt och hållet. Detta kan förklara varför små svarta hål som kan ha bildats vid Big Bang inte har observerats. Stora svarta hål (flera solmassor) är emellertid stabila och "dunstar" inte på detta sätt.

    Rymden är kanske inte full med svarta hål - det fordras mycket speciella omständigheter för att ett svart hål skall bildas - men de flesta vetenskapsmän/kvinnor anser att svarta hål är relativt vanliga.

    Det finns två typer av svarta hål som är mycket väl etablerade (se Black_hole ).:

    1 Supertunga svarta hål liknande det som finns i vintergatans centrum, se fråga 6228 . Det tycks finnas sådana (med massor på flera miljoner solmassor) i de flesta galaxer. Hur de bildas är ännu inte klart. Ibland kan dessa supermassiva svarta hål vara mycket aktiva, se länk 2 och nedanstående bild. Se även Supermassive_black_hole .

    2 Mindre svarta hål (stellära) som uppkommit när en tung stjärna (från c:a 7 solmassor och uppåt) kommit till slutet av sin utveckling och centrum har kollapsat. Vi kan observera detta fenomen som typ II supernovor. Se Stellar_black_hole och länk 1.

    Se vidare black_hole och supernova .



    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36];

    1 http://www.forskning.se/nyheterfakta/nyheter/pmimportocharkiv/pressmeddelandenarkiv2012/mangderavstjarntuggandesvartahalupptackta.html
    2 http://www.forskning.se/nyheterfakta/nyheter/pressmeddelanden/almagerunikinsyniettsvarthalsmatvanor.html

    *

    Ljud-Ljus-Vågor [12903]

    Fråga:
    Jag läste någonstans att svart absorberar allt ljus. Stämmer det verkligen. Det vi ser är ju de ljusstrålar som reflekteras, så ett ämne som absorberar allt ljus borde ju inte synas. Svarta hål absorberar ju allt ljus och jag har hört att man inte kan se dem, borde inte samma sak gälla för alla ämnen som absorberar allt ljus.
    /Josefina L

    Svar:
    Josefina! Ja, en perfekt svart kropp absorberar all inkommande strålning. Ett svartmålat föremål är ingen bra approximation av en svart kropp - du ser struktur för att en liten del av ljuset reflekteras. En bättre approximation är ett mycket litet hål i en låda: om ett ljuskvantum tar sig in genom hålet är chansen nästan noll att det skall hitta ut igen. Om lådan har en temperatur som är högre än absoluta nollpunkten, så kommer den faktiskt att sända ut strålning samtidigt som den är en svart kropp. Så svart kropp kan betyda olika saker beroende på hur det definieras.

    Ett svart hål absorberar all strålning som kommer innanför den s.k. händelsehorisonten. Det sänder inte heller ut någon strålning, så det är verkligen svart. Från området strax utanför händelsehorisonten kommer det däremot ofta mycket strålning (ljus, röntgenstrålning) eftersom infallande materia accelereras och värms upp av det starka gravitationsfältet. Se exempel under länk 1 nedan. Bilden nedan av ett svart hål är från länk 2.



    /Peter E

    Nyckelord: svart hål [36];

    1 http://umainesky.com/July%202003.htm
    2 http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap020226.html

    *

    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 .

    Crafordpriset för 2016: http://www.kva.se/globalassets/priser/crafoord/2016/pop_cp2016_astro_sv.pdf

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



    /Margareta H/lpe

    Nyckelord: svart hål [36]; gravitationsvågor [10];

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

    *

    Universum-Solen-Planeterna [12725]

    Fråga:
    hej! jag har några (ganska många) frågor om maskhål. 1.vad är maskhål? 2.vem upptäckte maskhålet? 3.vad består maskhål av? 4.vad änvänds maskhål till? 5.var finns maskhål? 6.varför finns maskhål? 7.finns det några bevis på att maskhål finns? 8.hur används maskhål? 9.när upptäcktes maskhål? 10.hur bildas maskhål? 11. hur förklarar man ett maskhål?
    /ida m, äppelviksskolan, bromma

    Svar:
    Ida! Maskhål (på engelska heter det "wormhole") skulle kunna beskrivas som ett slags tunnlar, som om de existerar (ingen har någonsin sett ett!) utgör en förbindelse mellan två punkter i vad man kallar rumtiden ("spacetime"). Med rumtid menar man, litet löst formulerat, en kombination av tid och plats i vårt universum. Man skulle alltså kunna utnyttja maskhål inte bara till att snabbt förflytta sig från t.ex. jorden till en annan galax, utan även kunna resa i tiden.

    Vi vet att det finns något som kallas "svarta hål" i universum, bl.a. finns det ett (förhållandevis litet) sådant i mitten av vår egen galax Vintergatan. Svarta hål är ganska konstiga - fastän de har mycket stor massa är de samtidigt försvinnande små. Deras stora massa gör att de böjer av rumtiden i sin närhet. En ide är således att maskhål skulle kunna uppstå som en slags förbindelse mellan två svarta hål, men det finns flera andra teorier.

    Vad man kan säga med säkerhet är att ingen människa ännu har observerat något maskhål. Eftersom svarta hål drar åt sig allting som kommer för nära dem, verkar det omöjligt för människor att någonsin kunna utnyttja maskhål för resor i tid och rum, även om vi någon gång i framtiden kan bevisa att de existerar. Det hela är dock väldigt spekulativt, och det är därför svårt att svara utförligare på din fråga här. Läs gärna mer på webben.

    Maskhål spelar en stor roll i science fiction, där de erbjuder fascinerande möjligheter. Bilden nedanför är inspirerad av tv-serien Star Trek:Deep Space Nine och visar ett tänkt rymdskepp på väg in i ett maskhål som ska ta det till andra sidan galaxen!



    /Margareta H

    Nyckelord: svart hål [36];

    1 http://www.kosmologika.net/Blackholes/Wormholes.html

    Avancerad sökning på 'maskhål' i denna databas

    *

    Universum-Solen-Planeterna [4973]

    Fråga:
    Ännu en fråga från denna frågevise person... På någon hemsida så upptäckte jag att man kan VÄGA svarta hål. Hur skall man kunna göra det? Vacuum räcker väl för att man INTE kan väga... Ett svart hål kan man väl ännu mindre väga på grund av att det är mer INGENTING än vacuum! Hur funkar det där? När jag läste om det där så var det alltför krångligt *föredrar att inte läsa fysik på engelska för formler och liknande är så annorlunda*. Och förresten.. Hur gick det med listan på storheter? Och jag tycker att det mest är JAG som ställer frågor om FYSIK...
    /Zimmon G, Ellen key, Sundbyberg

    Svar:
    Man väger ett svart hål genom att mäta hur dess gravitation påverkar omgivningen. Svarta hål som bildats av stjärnor väger vanligen 5-10 solmassor. Det svarta hål som finns i vintergatans centrum väger 3 miljoner solmassor. Ett av de största svarta hål man känner till ligger i den elliptiska galaxen M87. Bilden nedan (från Hubble Space Telescope) visar de centrala delarna av M87 med det svarta hålet och en stråle (JET) som kommer ut längs rotationsaxeln. Det svarta hålet väger 3000 miljoner solmassor. Se vidare Active Galaxy M87 Jet och nedanstående svar.



    /KS/lpe

    Se även fråga 6228

    Nyckelord: svart hål [36];

    *

    Universum-Solen-Planeterna [6228]

    Fråga:
    Finns det ett svart hål i vintergatan?
    /Veckans fråga

    Ursprunglig fråga:
    Finns det ett svart hål i vintergatan? Växer det? Kommer jorden att bli uppslukat av det?
    /Erik B, Celsius, Edsbyn

    Svar:
    I vintergatans centrum finns ett svart hål (Sagitarius A*) som väger 2.6 miljoner solmassor. Man har vägt det genom att mäta hur stjärnorna "dansar" runt det. Bilden nedan, som visar rörelsen hos några stjärnor nära det svarta hålet. Med hjälp av Newtons gravitationslag kan man bestämma massan.

    För närvarande tycks det inte växa. Jorden kommer aldrig i närheten av det hålet. Dessutom känner man flera andra svarta hål, som tidigare var tunga stjärnor.

    Det finns nyare mycket övertygande data om det svarta hålet i länk 1 och 2.



    /KS/lpe

    Nyckelord: svart hål [36];

    1 http://www.astro.ucla.edu/~ghezgroup/gc/
    2 http://www.astro.ucla.edu/~ghezgroup/gc/pictures/orbitsMovie.shtml

    *

    Kraft-Rörelse [6424]

    Fråga:
    Läste en fråga någonstans som jag inte tyckte fick något riktigt bra svar: Då inte ens fotoner kan ta sig ur svarta hål, hur kommer det sig att gravitoner kan göra det?
    /Ninus a, Österport, Ystad

    Svar:
    Varken fotoner eller gravitoner kan ta sig ur ett svart hål. Däremot påverkar ju det svarta hålet rummet omkring genom gravitationen. Rumstiden blir krökt. Man kan säga att det krökta rummet kommunicerar genom energikvanta som kallas gravitoner. Dessa kommer inte från det svarta hålet. Dessa resonemang är helt teoretiska. Någon graviton har inte påvisats.

    En annan aspekt på problemet är att krafter som gravitation eller elektromagnetisk växelverkan förmedlas av virtuella kraftförmedlingspartiklar. Dessa hindras inte av händelsehorisonten för ett svart hål. Det är emellertid svårt att förstå bland annat eftersom vi ännu inte har en bra teori för kvantgravitation. Se vidare länk 1 och 2.
    /KS/lpe

    Nyckelord: svart hål [36]; gravitationsvågor [10];

    1 http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/980601a.html
    2 http://www.faqs.org/faqs/astronomy/faq/part4/section-11.html

    *

    Universum-Solen-Planeterna [96]

    Fråga:
    Vad är ett svart hål?
    /

    Svar:
    För att kunna förstå vad ett svart hål är så måste man kunna något om den allmänna relativitetsteorin. Denna teori behandlar gravitationen. Enligt Newton så påverkar t ex solen jorden med en kraft som gör att dess bana kröks. I Einsteins teori däremot så blir själva rummet krökt på grund av gravitationen och jorden rör sig "lokalt rakt fram" på denna krökta yta. Tänk på en myra som kryper, På en plan yta kryper den hela tiden rakt fram. Kryper den nära skaftet på ett äpple så kan den krypa i en cirkel trots att den hela tiden är dum nog att tro att den kryper rakt fram.

    Alltså: Stora massor gör att rummet kröks.

    Ett svart hål är ett ställe där rummets krökning är oändligt stort. Detta kan bara ske i en punkt. Man kan enklast säga att i denna punkt existerar inte tid och rum längre. I mitten av ett svart hål finns en singularitet, dvs en punkt i rum-tiden där dess krökningsradie är oändligt stor. Allt som kommer i närheten av denna punkt måste röra sig in i och "uppslukas" av punkten. Det svarta hålet omger sig av en tänkt, sfärisk yta, "händelsehorisonten" som är sådan att allt som kommer innanför denna yta måste försvinna in i hålet.

    Man kan jämföra det svarta hålet med en mycket effektiv dammsugare som suger i sig allt som kommer i närheten.

    Ett svart hål uppstår då en tillräckligt stor stjärna kollapsar under sin egen tyngd. Det finns också teorier om ursprungliga svarta hål som skulle ha skapats redan vid Big-Bang. Det är mycket osäkert om det finns sådana.

    Se även Black Holes - Portals into the Unknown .

    Läs: I den trevliga boken "Tid utan ände" av Coveney och Highfield finns en beskrivning av svarta hål.

    Nyckelord: relativitetsteorin, allmänna [26]; svart hål [36];

    *

    Ämnesområde
    Sök efter
    Grundskolan eller gymnasiet?
    Nyckelord: (Enda villkor)
    Definition: (Enda villkor)
     
     

    Om du inte hittar svaret i databasen eller i

    Sök i svenska Wikipedia:

    - fråga gärna här.

     

     

    Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
    Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


    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
    .