Svarta hål

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Svarta hål har alltid fascinerat mig. Jag har länge viljat veta mer om svarta hål och nu tog jag chansen att skriva om dem.
Från början trodde jag att svarta hål helt enkelt var ”ingenting” men efter att ha sökt information om dem så har jag fått reda på att så inte är fallet.
Den fråga som jag fastnat för mest är vad som skulle hända om man lyckades hamna i ett svart hål, och det är min huvudfråga. Jag förstod att det skulle bli väldigt svårt att få svar på den frågan, eftersom kunskapen om svarta hål är väldigt liten och ingen någonsin har varit i närheten av ett svart hål. För att få svar på den frågan så har jag valt delfrågor som, hur uppstår ett svart hål. Får man svar på den frågan så kanske man lättare kan svara på huvudfrågan.
Jag har också tagit med frågorna vad är ett svar hål, och hur upptäcker man det? Svaren man får på dem tycker jag är väldigt viktiga för att förstå ämnet.

Hur uppstår ett svart hål?

Den enda kraften som vi känner till som kan skapa ett svart hål är gravitations kraften. Vi känner till fyra olika krafter, den svaga kärnkraften, den elektromagnetiska kraften, kärnkraften och så gravitationskraften.
Gravitationen är i sig den svagaste kraften om man ser i en liten skala, men om man ser i en stor skala så kan den bli många gånger starkare än de andra krafterna.
Det är alltså med hjälp av gravitationskraften som ett svart hål bildas.
Räcker det då bara med det? Nej, det måste till ett gigantiskt stort föremål som komprimeras med hjälp av gravitationen så ett svart hål bildas. De enda föremål som vi känner till är så stora är vissa stjärnor. För att kunna förstå detta så går vi in på hur en stjärna bildas.


Ett svart hål håller på att skapas. (Björn Andersson m.fl.)

Det är endast de absolut största stjärnorna i universum som kan bilda svarta hål. En sådan stjärna skapas som alla andra stjärnor genom ett stort gasmoln som består av väte. Gravitationen börjar mycket sakta men säkert dra ihop molnet, och efter många år så blir molnet allt mer kompakt och temperaturen ökar. När molnets mitt har nått en temperatur på cirka 10 miljoner grader Celsius så börjar kärnprocesser komma igång, och en så kallad fusionsugn bildas. Molnet flammar upp och en stjärna har bildats.
Men varar då denna kärnprocess för evigt?
Nej, som allt annat i universum så ”dör” stjärnan efter ett långt liv. När bränslet börjar ta slut så krymper stjärnan snabbare och snabbare tills temperaturen blir så intensiv så att den exploderar i en gigantisk super Nova.
Om den kvarvarande massan efter explosionen är ungefär som vår sols så kommer stjärnan fortsätta att krympa tills den stoppas av den elektromagnetiska kraften och blir en så kallad ”vit dvärg”. Ett vitglödgat klot som det inte händer något med.
Men om massan är nästan dubbelt så stor som solens så kan inte den elektromagnetiska kraften stoppa krympningen och stjärnan kommer krympa och krympa till en liten punkt med oändlig densitet och ett svart hål har bildats. (Peter Hedman)

Vad är ett svart hål?

Enkelt beskrivet är ett svart hål ett föremål med så stark gravitation att inte ens ljus kan fly från det. Och, enligt Einsteins relativitetsteori kan inget färdas fortare än ljuset. Inget kan alltså fly från ett svart hål.
Kan ett svart hål då dra till sig föremål som ligger hur långt bort som helst? Nej, gravitationskraften avtar ju längre bort man kommer från det svarta hålets centrum.
Gränsen för när ljuset inte längre kan fly från det svarta hålets dragningskraft kallas för ”händelsehorisonten”. Allt som är inom händelsehorisonten kan inte fly, och området kallas för ”Schwarzschildradien”.
Ett svart hål är alltså ett mycket litet föremål med sådan otrolig densitet (forskarna tror att ett svart hål har densiteten miljarder gånger solens) att ingenting kan fly från det om man befinner sig inom händelsehorisonten. (Christin Wiedeman och Rahman Amanullah, 1996)
För att visa på hur stark dragningskraften i ett svart hål är kan man använda sig av den så kallade flykthastigheten. Flykthastighet är den hastighet som krävs för att kunna fly från ett föremåls gravitationsfält. All massa som finns har en viss flykthastighet, men det är naturligtvis bara på de föremål som har tillräckligt stor massa det märks på. Ju större densitet, desto större flykthastighet.
Ett exempel är vår lilla planet Jorden. Dess flykthastighet är cirka 11.2km/s. Alltså kan alla föremål som färdas fortare än så fly från jordens gravitationsfält. Men om vi säger att jorden pressas ihop, (vilket naturligtvis är omöjligt) och inte blir större än en 1cm i diameter, då skulle densiteten öka något otroligt och flykthastigheten skulle bli ungefär 300 000km/s. Alltså skulle ett föremål behöva färdas fortare än ljuset för att kunna fly från jorden, och som jag har nämnt tidigare så är det omöjligt att färdas fortare än ljuset.
Jorden skulle ha blivit ett svart hål. (Peter Hedman)





Hur upptäcker man ett svart hål?

Eftersom inget ljus kan fly från ett svart hål då borde det ju vara osynligt eller hur? Ja, det är faktiskt osynligt, man kan inte se ett svart hål trots att man vet att de finns.
Man kan alltså inte direkt se ett svart hål, men man kan se var det finns ett om det omges av stora mängder gas som dras mot det svarta hålet. När gasen accelereras nära ljusets hastighet innan det faller in i hålet så utsänds en stor mängd strålning, som man kan mäta och på så sätt få reda på var det svarta hålet befinner sig. Gasen kan också samlas som en skiva runt det svarta hålet, och då sänds också strålning ut på grund av att skivan roterar snabbare nära hålet än längre ifrån.
Man ser alltså inte det svarta hålet i sig, utan den materia som finns utanför och som sugs in i hålet. (Björn Andersson m.fl.)

Vad skulle hända om man ”åkte” in i ett svart hål?

Om vi säger att man mot all förmodan skulle kunna fara in i ett svart hål, vad skulle då hända?
Om vi tänker oss en astronaut som svävar fritt i rymden, och börjar åka mot ett svart hål. Först märker astronauten ingenting, han kan inte se det svarta hålet, (vi säger att det är ensamt i rymden och inte har en massa materia som sugs in mot det och skulle göra så att man såg var det befann sig) han svävar bara på som vanligt. Men snart så börjar han känna av gravitationen från hålet och då vet han att han är på rätt väg.
Astronauten börjar märka vissa förändringar i rymden, han upptäcker ett svart cirkelformat område mitt i den annars så stjärnbeströdda rymden.
Astronauten börjar nu känna av allt starkare effekter, typ tidvattnet, när nu gravitationen ökar ju närmare han kommer. Han känner sig nu som om han ligger på en sträckbänk och långsamt dras ut, och vid det har laget så skulle en vanlig människa dö, men vi säger att astronauten har superkrafter och motstår detta.
Astronauten befinner sig nu på ett visst avstånd från händelsehorisonten beroende på hur stort det svarta hålet är. Är det ett väldigt stort hål så skulle han befinna sig litet mindre än 600 000km från hålets centrum (låter mycket, men avstånd har som bekant en helt annan betydelse i rymden än på jorden). Om det varit ett litet hål, med solens massa så skulle han vara litet mindre än 6000km från hålets centrum.
Om astronauten nu skulle titta bakåt under sin färd mot hålet så skulle han märka att tiden accelereras allt mer. Detta leder till att hela rymden börjar lysa i astronautens ögon. Det sker en tidsbromsning vid det svarta hålet.
Vi säger nu att astronauten har nått händelsehorisonten och passerat den. Han har nu hamnat inom Schwarzchildradien och allting är fullkomligt svart eftersom inget ljus kan tränga ut ur den. Vid det här laget är hettan så stark att han skulle ha förgasats på ett ögonblick om han inte hade haft superkrafter.




Vad som skulle hända efter det att han passerat horisonten och innan astronauten krossats mot hålets centrum är omöjligt att veta. Kanske kommer han att få se in ett annat universum? Förmodligen ser han konstiga bilder av föremål långt borta eftersom ljuset kan ta sig in i det svarta hålet men inte ut igen. Fast det är bara rena teorier.
Hela resan som astronauten gjorde, från att han började känna av tidvattenkrafterna tills han nådde händelsehorisonten, gick väldigt fort.
Om vi säger att det var ett ganska stort svart hål med en massa på en miljon solar, så skulle det ta ungefär 8 minuter för astronauten att nå horisonten. Efter att ha passerat den så skulle det ta kanske ytterligare 7 sekunder att nå centrum. Desto mindre hålet är desto fortare skulle det gå.
Vad skulle då en eventuell åskådare se om han tittade på astronauten när han for in mot hålet? Jo, han skulle se allt på ett mycket annorlunda sätt. Desto närmare astronauten kommer det svarta hålet desto långsammare tycks astronauten röra sig. Åskådaren kommer faktiskt aldrig att se astronauten nå händelsehorisonten hur länge han än väntar.
Hur kan det då komma sig? Jo, desto närmare astronauten kommer hålet desto längre tid tar det för ljuset att nå ut till åskådaren. Därför ser det ut som han rör sig långsammare och långsammare. När han är framme precis vid horisonten så når ljuset aldrig fram till åskådaren och det ser ut som han fastnat där för evigt.
Vi kan också göra så att astronauten, med hjälp av sina superkrafter, vänder tillbaka innan han nått händelsehorisonten och sugits in i hålet. Då han kommer tillbaka till åskådaren så skulle han märka att han har åldrats mycket mer än åskådaren! Tiden gick långsammare för astronauten men normalt för åskådaren. (Ted Bunn)








Slutsats

Eftersom forskandet av svarta hål är väldigt nystartat så är också informationen väldigt opålitlig. Det mesta är bara teorier av forskare och ingen kan ju veta säkert vad som händer inne i ett svart hål eftersom ingen har varit där.
Men jag har fått svar på min intressantaste fråga om vad som teoretiskt skulle hända om man åkte in ett svart hål. Tiden skulle bromsas ju närmare man kom centrum och man skulle hinna dö tusen gånger om innan man kom till hålets mitt.