Hver er munurinn á risasvartholi og venjulegum svartholum?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hver er munurinn á risasvartholi og venjulegum svartholum?
Vangaveltur um tilvist svarthola ná aftur til 18. aldar en það var ekki fyrr en eftir miðja 20. öld að stjörnufræðingar byrjuðu að finna fyrstu vísbendingar um tilvist þeirra. Í dag eru ótal sönnunargögn fyrir tilvist svarthola sem hafa orðið eitt helsta viðfangsefni stjarnvísinda og kennilegrar eðlisfræði. En það er ekki hægt að segja að svarthol séu til í öllum stærðum og gerðum. Hægt er að skipta svartholum í tvo meginflokka: venjuleg svarthol og risasvarthol.

Við vitum að venjulegu svartholin eru endastöð þyngdarhruns (e. gravitational collapse). Þyngdarhrun á sér stað þegar enginn kraftur í eðlisfræðinni er fyrir hendi til að vega upp á móti miskunnarlausum þyngdarkraftinum. Þetta gerist þegar massamiklar stjörnur enda líf sitt. Eldsneyti fyrir kjarnaorkuhvörf í miðju þeirra er á þrotum og engin þrýstingur til staðar til að halda kjarnanum uppi. Massinn hrynur niður í lítinn punkt sem er svo þéttur að innan ákveðins svæðis umhverfis hann getur ekkert sloppið, ekki einu sinni ljós. Þessi svarthol hafa massa á bilinu 3-50 sólmassa en geta aukið massa sinn með því að sópa til sín meira efni úr umhverfi sínu. Það er fjöldinn allur af svartholum af þessu tagi á sveimi um vetrarbrautina okkar og við þekkjum allmörg dæmi. Til dæmis Cygnus X-1 sem er stjarna sem hringsólar umhverfis svarthol sem étur frá henni efni, hitar það, og geislar bjart í röntgengeislum.

Risasvarthol deila öllum einkennum venjulegra svarthola, nema þau eru bara miklu, miklu stærri. Þau er ekki að finna á víð og dreif í vetrarbrautum heldur aðeins í miðju þeirra. Þar að auki virðast nánast allar vetrarbrautir hafa að geyma eitt risasvarthol í miðjunni, þar á meðal Vetrarbrautin okkar. Risasvartholið í Vetrarbrautinni er um það bil 4 milljón sólmassar og er að finna í stjörnumerkinu bogmanninum. Þetta er strax vísbending um að vetrarbrautir þróist samhliða risasvartholi í miðjunni og að þau hafi áhrif á hvort annað. Ólíkt venjulegu svartholunum er ekki vitað hvernig risasvartholin mynduðust. Það er hins vegar ljóst að þau mynduðust snemma í alheimssögunni og urðu fljótt gríðarlega stór.

Risasvarthol í aðsópsham, svokölluð dulstirni (e. quasars), eru björtustu fyrirbæri alheimsins og sjást þvert yfir endilangan alheiminn. Mælingar á fjarlægum dulstirnum benda til þess að risasvarthol hafi þegar náð milljörðum sólmassa snemma í alheimssögunni eða nokkur hundruð milljón árum eftir Miklahvell. Þetta er ein stærsta ráðgátan í nútímastjarnvísindum - hvernig urðu risasvartholin svona stór á svona skömmum tíma?

Ef við gerum ráð fyrir að þau mynduðust í þyngdarhruni stjarna, líkt og venjulegu svartholin, þá þurftu þau að byrja smátt (3-100 sólmassar) og stækka gríðarlega ýmist með því að sópa til sín efni eða sameinast öðrum svartholum. Gallinn er að slíkt tekur of langan tíma undir flestum kringumstæðum. Þess vegna hafa stjörnufræðingar stungið upp á öðrum leiðum til að mynda svarthol sem hefja leik með mun meiri massa en venjuleg svarthol og þurfa því ekki langan tíma til að stækka í risasvarthol, til dæmis það sem nefnt er á ensku "direct-collapse black holes".

Hvernig sem risasvarthol mynduðust, þá er ljóst að þau spila stórt hlutverk í þróunarsögu vetrarbrauta. Til dæmis er vitað að aðsóp risasvarthola getur kæft stjörnumyndun um gjörvalla vetrarbrautina sem þau dvelja í. Vetrarbrautir alheimsins eru mótaðar af risasvartholum.

Mynd:

• Wikipedia. Cygnus X-1. © ESA/Hubble. (Sótt 13.8.2019).

...