Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen:
14 frågor / svar hittades
Supermassiva svarta hål
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 Ã, Knivsta 2016-09-20
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 Ã, Knivsta 2016-09-20
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 fråga [6228] ochSupermassive_black_hole .
/Peter E 2016-09-20
)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 fråga [6228] och
/Peter E 2016-09-20
Foton-sfären hos svarta hål
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 2017-05-22
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 2017-05-22
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 iSchwarzschild_radiusRelativistic_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) ochPhoton_sphere .
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
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
Existensen av svarta hål.
Gymnasium: Universum-Solen-Planeterna - allmänna, händelsehorisont, relativitetsteorin, svart hål [21202]
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 2020-03-17
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 2020-03-17
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 avBlack_holeObservational_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] ochGeneral_relativityBlack_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] ochSagittarius_AOrbiting_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] ochgravitational_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, seEvent_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 ochBlack_holeObservational_evidence .
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
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
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],
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
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
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
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
Energins bevarande i svarta hål
Gymnasium: Universum-Solen-Planeterna - svart hål [21215]
Fråga:
Hej!
Max hälften av massan som sugs in i ett svart hål blir till strålning. Vad händer med resten? Blir den(resten) helt enkelt en okänd/odefinierad form av materia, där sådant som Pauliprincipem m fl "vardagsregler" inte gäller?
Hurudan är materian i ett svart hål???
/Thomas Ã, Knivsta 2020-04-03
Hej!
Max hälften av massan som sugs in i ett svart hål blir till strålning. Vad händer med resten? Blir den(resten) helt enkelt en okänd/odefinierad form av materia, där sådant som Pauliprincipem m fl "vardagsregler" inte gäller?
Hurudan är materian i ett svart hål???
/Thomas Ã, Knivsta 2020-04-03
Svar:
Eftersom materien i ett svart hål inte kan observeras så kan man inte säga så mycket om den. Men energiprincipen gäller: den massa som inte försvinner som gravitationsstrålning eller elektromagnetisk strålning blir till ökad massa hos det svarta hålet.
I fråga [20117] beskrivs den första observationen av två svarta hål som slogs ihop. De ursprungliga hålen hade massorna 36 och 29 solmassor. Det resulterande svarta hålets massa bestämdes till 62 solmassor. De resterande
36 + 29 - 62 = 3 solmassor
försvann alltså som strålning, i detta fallet mest som gravitationsstrålning.
Se även länk 1.
/Peter E 2020-04-03
Eftersom materien i ett svart hål inte kan observeras så kan man inte säga så mycket om den. Men energiprincipen gäller: den massa som inte försvinner som gravitationsstrålning eller elektromagnetisk strålning blir till ökad massa hos det svarta hålet.
I fråga [20117] beskrivs den första observationen av två svarta hål som slogs ihop. De ursprungliga hålen hade massorna 36 och 29 solmassor. Det resulterande svarta hålets massa bestämdes till 62 solmassor. De resterande
36 + 29 - 62 = 3 solmassor
försvann alltså som strålning, i detta fallet mest som gravitationsstrålning.
Se även länk 1.
/Peter E 2020-04-03
Sida 2 av 2
Föregående |
** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Denna sida frÃ¥n NRCF är licensierad under Creative Commons: Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar