Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hvað er svarthol?

Talið er að massamiklar stjörnur endi æviskeið sitt sem svarthol. Svarthol verða til þegar kjarnar stjarnanna falla saman undan eigin massa. Kjarninn fellur saman þangað til hann er orðinn geysilega þéttur og allur massinn er saman kominn á örlitlu svæði. Umhverfis það er þyngdarsviðið svo sterkt að ekkert sleppur í burtu, ekki einu sinni ljós.

Eftirfarandi spurningum er einnig svarað hér:
Hvað er svartholið (black hole) í geimnum? Af hverju samanstendur það og er það satt að það hafi ótrúlega mikið aðdráttarafl? Spyrjandi Rósa Bjarnadóttir.

Beygir svarthol rúmið óendanlega mikið eða endar það einhvers staðar? Spyrjandi Halldór Ragnar Gíslason


Í svari sömu höfunda við spurningunni Hvernig myndast svarthol í geimnum? er lýst nánar fyrrgreindum aðdraganda að því að massamikil stjarna, þyngri en 30 sólir, endar ævi sína sem svarthol. - Rétt er að geta þess að eðlisfræðingar tala oft um það sem þeir kalla þyngdarsvið, sem er ekkert annað en þyngdarkrafturinn á hlut á viðkomandi stað, deilt með massa hlutarins. Þyngdarsvið kringum himinhnött er þeim mun minna sem staðurinn er fjær hnettinum. Þegar massinn hefur fallið saman í einn punkt verður þyngdarkraftur svo sterkur að ekkert innan ákveðinnar fjarlægðar frá miðju sleppur í burtu, ekki einu sinni ljós. Vegna þess að ljós sleppur ekki í burtu verður fyrirbærið algjörlega ósýnilegt og skýrir það nafngiftina.

Mörkin þar sem þyngdarkrafturinn verður nógu sterkur til að gleypa ljós eru aðeins í örfárra kílómetra fjarlægð frá miðjunni. Við þessi mörk er sagt að lausnarhraðinn sé meiri en ljóshraði. Þau nefnast sjónhvörf (e. event horizon) og má líta á þau sem yfirborð svartholsins. Ástand hins óendanlega þétta efnis í miðjunni er vissulega undarlegt. Staðurinn þar sem þetta gerist nefnist sérstæða (e. singularity) en það orð er fengið úr stærðfræði og táknar meðal annars punkt þar sem fall stefnir á óendanlegt. Ástandið í þessum punkti er svo framandi að allar viðteknar hugmyndir vísindanna bregðast. Allt í kring eru tími og rúm sveigð vegna hins gífurlega massaþéttleika, í samræmi við forsagnir almennu afstæðiskenningarinnar. Í sérstæðunni sjálfri er sveigjan óendanleg, það er að segja að jafnvel tími og rúm hætta að vera til í þeirri mynd sem við þekkjum.

Segja má að allt sem varðar svarthol sé lyginni líkast. Sem dæmi má nefna það sem við sæjum ef við fylgdumst úr fjarlægð með geimfari nálgast svartholið. Vegna sveigju tímarúmsins myndi okkur virðast sem geimfarið færi alltaf hægar og hægar og ef við sæjum klukkur um borð í því myndi okkur virðast sem þær hægðu sífellt á sér. Þegar geimfarið næði jöðrum svartholsins (sjónhvörfunum)  myndi okkur virðast tíminn í geimfarinu líða óendanlega hægt þannig okkur virtist það standa í stað og því sæjum við það aldrei falla inn. Ef ólánsamur geimfari væri staddur um borð mundi honum á hinn bóginn ekki virðast tíminn hægja á sér enda hefði hann annað og verra við að glíma. Sá hluti hans sem félli á undan inn í svartholið myndi verða fyrir mun meiri þyngdarkrafti en aðrir líkamspartar, og þessir missterku kraftar mundu sundra honum í frumeindir og jafnvel sundra frumeindunum sjálfum. (Þessir kraftar eru hliðstæðir svokölluðum sjávarfallakröftum).

Þrátt fyrir ýmsa undarlega eiginleika svarthola hefur komið í ljós að ytri eiginleikum þeirra má lýsa með þremur stærðum, massa, rafhleðslu og hverfiþunga. Þessar stærðir, sem fræðilega ætti að vera hægt að mæla, eru einu eiginleikar svarthola sem birtast umheiminum, allar upplýsingar um innri gerð eru að eilífu glataðar. Vísindamenn orða þetta stundum þannig að svarthol séu hárlaus!

Ef svarthol sleppa ekki einu sinni ljósi frá sér, hvernig geta stjörnufræðingar þá fundið þau? Helsti möguleikinn er að greina áhrif hins mikla þyngdarkrafts þeirra á nágrennið, sem er hægt ef svartholið hefur fylgistjörnu. Þegar gösin frá fylgistjörnunni dragast inn í svartholið hitna þau. Áður en þau týnast endanlega í svartholinu geta þau orðið svo heit að þau gefa frá sér röntgengeisla. Með því að mæla slíka röntgengeislun hafa vísindamenn fundið fyrirbæri í vetrarbrautinni okkar sem telja má líkleg svarthol.

Einnig er talið að í miðju sumra vetrarbrauta og dulstirna sé að finna feiknastór svarthol, með milljón- eða jafnvel milljarðfaldan sólarmassa. Ekki er talið útilokað að eitt slíkt sé að finna í miðri vetrarbrautinni okkar, í aðeins 28.000 ljósára fjarlægð frá jörðu. Þessi svarthol eru annars eðlis en þau sem áður var lýst að því leyti að þau rekja ekki uppruna sinn til einnar sólstjörnu, heldur til stærri efnisklumpa, en að öðru leyti haga þau sér svipað.

Þá er talið hugsanlegt að til séu minni svarthol sem myndast hafi fljótlega eftir Miklahvell vegna truflana í massaþéttleika og þrýstingi.

Heimildir og lesefni

Freedman, R. A., og Kaufmann, W. J., 1998. Universe, 5. útgáfa. New York, W. H. Freeman and Company.

Gunnlaugur Björnsson, 1998. "Sólir og svarthol." Hjá Þorsteini Vilhjálmssyni (ritstj.), Undur veraldar. Reykjavík: Mál og menning, bls. 43-62.

Hawking, Steven, 1990. Saga tímans. Með inngangi eftir Lárus Thorlacius. Reykjavík: Hið íslenska bókmenntafélag.

Einnig má benda á áhugaverða gagnvirka vefsíðu um svarthol: Space Telescope Science Institute: Black Holes: Gravity's Relentless Pull.

Útgáfudagur

20.5.2000

Spyrjandi

Guðmundur Guðlaugsson
og Atli Andrésson

Höfundar

Tryggvi Þorgeirsson

læknanemi við HÍ

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Tilvísun

Tryggvi Þorgeirsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvað er svarthol?“. Vísindavefurinn 20.5.2000. http://visindavefur.is/?id=445. (Skoðað 29.8.2014).

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Gustave Eiffel

1832-1923

Franskur byggingarverkfræðingur, hannaði Eiffel-turninn í París fyrir Heimssýninguna 1889. Hannaði einnig grindina sem heldur uppi Frelsisstyttunni í New York.