Hvernig myndast svarthol í geimnum?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvernig myndast svarthol í geimnum?
Talið er að massamiklar stjörnur endi æviskeið sitt sem svarthol. Slík svarthol verða til er kjarnar stjarnanna, sem eru orðnir geysiþéttir, falla saman undan eigin massa. Stór svarthol geta einnig myndast á svipaðan hátt í miðjum vetrarbrauta og dulstirna. Í þriðja lagi kunna lítil svarthol að hafa orðið til í Miklahvelli í árdaga eða skömmu eftir hann vegna staðbundinna frávika í massaþéttleika og þrýstingi.

Mestan hluta æviskeiðs síns eru stjörnur tiltölulega stöðugar. Orka losnar í miðjunni við samruna vetniskjarna, og stærð stjörnunnar, útlit og einkenni breytast lítið. Á lokaskeiðum ganga stjörnurnar aftur á móti gegnum miklar breytingar. Umfang breytinganna er háð upprunalegum massa þeirra og mest verða umskiptin hjá massamestu stjörnunum.

Þegar vetniseldsneyti í kjarnanum þrýtur, hefst samruni þyngri frumefna. Í massaminni stjörnum sem ná ekki áttföldum sólarmassa er aðeins um að ræða samruna helíns og síðan kolefnis. Vegna mikils hita og þrýstings í kjarna massameiri stjarna heldur samruninn hins vegar áfram í þeim og þannig framleiðir stjarnan sífellt þyngri og þyngri frumefni. Samruninn hættir þegar frumefnið járn fer að myndast (við samruna kísilkjarna) vegna þess að samruni járnkjarna og allra þyngri frumefna krefst orku í stað þess að hún losni eins og hjá léttari kjörnum.

Hin gríðarmikla orka sem losnar við samruna frumefna, sem eru þyngri en helín og kolefni, berst út í ytri lög stjörnunnar sem þenjast við það út. Úr verður svokallaður reginrisi (enska: supergiant star). Stærstu stjörnur af þeirri gerð verða þúsund sinnum stærri um sig en sólin okkar, sem þýðir að þvermál þeirra er jafnt þvermáli brautar Júpíters (1500 milljón kílómetrar!). Síðan verður mestöll orkulosunin í kjarna sem er aðeins á stærð við jörðina (þvermál um 13.000 kílómetrar).

Þegar kjarnasamruna er svo til lokið hefur mestallur stjörnukjarninn breyst í járn. Við ræðum héðan í frá aðeins um endalok stjarna með meira en áttfaldan sólarmassa; endalok massaminni stjarna eru mun rólegri. Kjarni massameiri stjarnanna er orðinn mjög þéttur og heitur og þegar hitinn hefur náð nokkur hundruð milljón gráðum á selsíus sendir hann skyndilega frá sér mikinn orkuskammt, flóð af öreindum sem kallast fiseindir. Við það kólnar hann á ný og fellur saman.

Að því kemur þó, að hann getur ekki þjappast meira saman og stífnar. Ytri lögin, sem einnig höfðu fallið inn á við, lenda þá á kjarnanum og þeytast út á við í geysiöflugri höggbylgju. Stjarnan er nú kölluð sprengistjarna. Orkan sem losnar á örfáum klukkustundum í þessum hamförum er hundrað sinnum meiri en öll sú orka sem sólin hefur sent frá sér síðustu 4,6 milljarða ára. Hitinn í sprengistjörnum getur orðið allt að einum milljarði stiga á selsíuskvarða og ljósafl þeirra er milljarðfalt ljósafl sólar.

Ef stjarnan sem um ræðir var í fyrstu innan við 30 sólarmassar stendur hinn ofurþétti kjarni eftir þegar ytri lögin eru horfin út í geiminn, og kallast hann nifteindastjarna. Slík stjarna hefur massa á við sólina en er oft og tíðum innan við 16 km í þvermál. Slík stjarna er því gífurlega þétt í sér og getur ein teskeið rúmað hundruð milljóna tonna af nifteindaefni!

Nifteindastjörnur myndast ef kjarninn, sem verður eftir að lokinni sprengingunni, hefur minna en þrjá sólarmassa. Sé massi kjarnans meiri fellur hann saman undan eigin þyngd, nú þegar kjarnasamruna er lokið og orka og þrýstingur frá samruna vinna ekki lengur gegn þyngdinni. Ekkert stöðvar samþjöppunina og allur massinn þjappast saman í einn stað. Svartholið hefur orðið til. Einkenni þess eru slík að erfitt er að lýsa því á tungumáli okkar. Það er þó reynt í svari við spurningunni „Hvað er svarthol?"

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....