2012. június 23., szombat

FEKETE LYUKAK

...ahol az általunk ismert fizikai törvényszerűségek összeomlanak 


A fekete lyukakról mindannyiunkban él egy elképzelés, melyeket érdemes lenne összevetni, ki milyen színben vizionálta a Világegyetem gammasugárzású lefolyóit.
Ha a dolgok odáig fajulnak, hogy egy csillag hiper/szupernova lesz, ezek a "szörnyetegek tartalmazzák "az elfajult anyagot". Az elfajult anyag fajsúlyát tekintve szupernehéz, atommagjai az összeomló csillag utolsó robbanása során összetörtek.

A fekete lyukak a téridő azon tartományai, amelyekbe anyag és sugárzás csak belehullhat, de kijönni semmi sem képes. Még elektromágneses sugárzás, így a fény sem hagyhatja el a fekete lyukat, ebből ered a neve. Ennél azonban többről van szó: mivel a fekete lyukakból sem anyag, sem energia nem távozhat el, semmilyen információnk nincs a benne zajló folyamatokról.
Határvonalukat ezért eseményhorizontnak nevezzük.
A fekete lyukakban a gravitáció minden más erőt felülmúl, s az anyag egy számunkra ismeretlen, végtelenül sűrű állapot felé omlik össze, amit szingularitásként írhatunk le.
A fekete lyuk a térnek e szingularitás körüli tartománya, az eseményhorizont sugarát pedig az ún. Schwarzschild-rádiusz adja meg, ami viszont a tömegtől függ. (Ha az illető anyag a Schwarzschild-rádiusznál kisebbre préselődik össze, akkor haladja meg a szökési sebesség a fény sebességét.)
Egy M tömeg Schwarzschild-rádiusza km-ben könnyen kiszámítható az

Rs = 2GM/c2

képlettel, ahol G az általános gravitációs állandó, c pedig a fénysebesség.
Ez alapján a Nap Schwarzschild-rádiusza mintegy 3 km, a Földé pedig 1 cm.
Fekete lyuk elméletileg minden anyagtömegből keletkezhet, ha a Schwarzschild-rádiuszánál kisebbre nyomódik össze. Jelenleg azonban csak két olyan hatékony mechanizmust ismerünk, amely létrehozhatja ezeket az egyelőre csak feltételezett objektumokat. Az egyik a nagy tömegű csillagok magjának összeomlása közvetlenül a szupernóva robbanás előtt. Az igazán nagy fekete lyukak azonban nem így jöttek létre: a legnagyobb szörnyetegeket a galaxismagokban találjuk. A következő két számban ezekkel a témákkal foglalkozunk és megláthatjuk majd, hogy bár maguk a fekete lyukak nem figyelhetők meg közvetlenül, a közelükben zajló folyamatok felfedik a jelenlétüket.

Keletkezésük



Amikor egy óriási csillag élete végénél jár, akkor fokozatosan elégeti az összes üzemanyagát, majd amikor egy robbanás után kidobja a világűrbe a keletkezett anyagokat, akkor még marad egy igen kicsi, igen sűrű anyagmennyiség. Elég nagy tömeg esetén ez az anyagmennyiség már nem képes megtartani saját súlyát, így összeroskad és a gravitáció teljesen elszabadul és a csillagból fekete lyuk lesz.
(1 kiskanálnyi térben kb. a Himalája súlya koncentrálódik...)
A fekete lyuk olyan égitest, amelynél a felszínre vonatkoztatott szökési sebesség eléri vagy meghaladja a fénysebesség értékét. 

Létezésüket az általános relativitáselmélet támasztja alá. 


Fekete lyuk keletkezik akkor, ha egy véges tömeg a gravitációs összeomlásnak nevezett folyamat során egy kritikus értéknél kisebb térfogatba tömörül össze. Ekkor az anyag összehúzódását okozó gravitációs erő minden más anyagi erőnél nagyobb lesz, s az anyag egyetlen pontba húzódik össze. Ebben a pontban bizonyos fizikai mennyiségek (sűrűség, téridő-görbület) végtelenné válnak (lásd:gravitációs szingularitás). A szingularitást körülvevő térrészben a gravitáció olyan erős, hogy onnan sem anyag, sem fény nem szabadulhat ki. 
E gömb alakú térrész határfelülete az eseményhorizont, sugara az ún. Schwarzschild-sugár
Az eseményhorizonton belülre kerülő anyag vagy sugárzás belezuhan a szingularitásba.
A fekete lyukak létezése mind elméletileg, mind csillagászati megfigyelésekkel jól alátámasztott (például Chandra űrtávcső). 
A lyuk elnevezés alatt nem a szokásos értelemben vett lyukat kell érteni, inkább a világűr egy részét, ami mindent elnyel, és ahonnan semmi nem tud visszatérni.



Másképpen, a fekete lyuk olyan égitest, mely – hatalmas sűrűségénél fogva – nagy tömege ellenére elég kicsi, hogy elférjen az általa létrehozott eseményhorizonton belül. 
Ebben az esetben ugyanis az égitest minden pontja az eseményhorizonton belül van, tehát az eseményhorizonton kívülről nem látható.
A fekete lyuk sokak szerint új univerzumok vagy dimenziók szülőhelye, az elméletileg lehetséges időutazás, vagy a fénynél gyorsabb utazás eszköze lehet. 
Mások szerint végtelen energiaforrás, ami mindenhol a galaxisban rendelkezésre áll.

AKKRÉCIÓS KORONG


Az akkréciós korong (vagy anyagbefogási korong) egy központi test körül keringő diffúz anyag (általában por, gáz vagy plazma) áramlása közben létrejövő szerkezet.A keringő anyag belső súrlódása miatt egy síkba rendeződik. A korongnak utánpótlása van kívülről, ezért a külsején lévő anyag egyre beljebb szorul, veszít helyzeti energiájából, de a perdületmegmaradás törvénye miatt keringése felgyorsul, és mivel kisebb helyre szorul, össze is nyomódik, és emiatt felhevül.
A befelé spirálozó, felizzott gáz vagy plazma hőenergiájának egy részét elektromágneses sugárzás formájában elveszti. A keringő anyag egy része végül a központi égitestbe jut, egy másik része a korong síkjára merőlegesen, a korong forgástengelye mentén igen nagy sebességgel, poláris jetek formájában elszökik.
A csillagászat többféle akkréciós korongot ismer, a leggyakoribb a csillagok keletkezésénél a protosztelláris akkréciós korong, amely a születő protocsillagot táplálja anyaggal (az ennek tengelye mentén elszökő gáz hozza létre a Herbig-Haro objektumokat), valamint a fekete lyukak körül létrejövő akkréciós korong.


Ha a beáramló anyag mennyisége megnövekszik - például két galaxis ütközésekor - , az akkréciós korong felforrósodik, és az energiafelesleg egy részét elektromágneses sugárzás formájában bocsátja ki. Ilyenkor aktív galaxismagról beszélünk.


Milyen gondolatokat szül egy fekete lyuk?

Mi van, ha egy óriási fekete lyukban élünk? 
Ha az egész Univerzumunk egy ilyenben létezik, egy másik univerzumon belül?




Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése