Svarta Hål

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Hur uppstår ett svart hål?

Den enda kraften som vi vet kan skapa ett svart hål är gravitationskraften. När en stjärna dör kan den bli ett svart hål. Men då måste stjärnan ha en massa minst 3,2 gånger vår sol. Ingenting kan stoppa en stjärna som håller på att bli ett svart hål. Den dras ihop så mycket att den tillslut imploderar (vilket är motsatsen till att explodera). Nu uppstår något som kallas singularitet. Singulariteten är någon som i alla fall jag tycker är väldigt svårt att förstå. Det är en oerhört liten punk som har en oändligt stor gravitation.


Vad är ett svart hål?

Ett svart hål är som sagt en stjärna som har imploderat. Men om man ska beskriva det lite mer grundligt så är det ett föremål med så stark gravitation att inte ens ljus kan ta sig därifrån. Och enligt en av Einsteins teorier kan inget färdas fortare än ljuset, alltså kan ingenting ta sig ifrån ett svart hål. Men svarta hål kan inte dra till sig saker som är hur långt bort som helst. Gravitationen tunnas ut och blir svagare. Det finns en gräns som kallas ”händelsehorisonten” när ljuset kommer dit kan det inte fly, då dras det bara längre och längre in i det svarta hålet. För att visa hur stark dragningskraften är i ett svart hål kan man använda sig av den så kallade flykthastigheten. Flykthastigheten är den hastighet som krävs för att man ska kunna fly från ett föremåls gravitation. Flykthastigheten bestäms av hur stor densitet ett föremål har. Jordens flykthastighet är cirka 11.2km/s, det betyder att endast de föremål som kan röra sig i 11.2km/s kan slita sig från jordens dragningskraft. Om man skulle pressa ihop till bara 1cm i diameter (vilket naturligtvis är omöjligt) skulle jordens densitet öka så mycket att flykthastigheten blev cirka 300 000km/s. Då skulle inte ens ljuset kunna fly från vår ihop pressade jord, den skulle bli ett svart hål.


Hur upptäcker man ett svart hål?

Eftersom inget ljus kan fly från ett svart hål är det osynligt. Man kan inte se ett svart hål, men trots det vet man att de finns. Om man anar att man vet var ett svart hål finns så är det olika sätt som man kan använda sig av för att få det bevisat. Det vanligaste är att man omger hålet av stora mängder gas. När gasen dras mot hålet accelererar den till nära ljusets hastighet och då utsänds en stor mängd strålning som man kan mäta och genom det få reda på var hålet finns.


Svarta minihål

Dessa små svarta hål bildades strax efter Big Bang. Det rådde då extrema förhållanden vilket skapade svarta hål lite var stans, såkallade svarta minihål. De har en massa på bara några tusen ton. Men de kan dock inte vara hur små som helst, då blir de instabila.

Användnings områden

Soptunna: Många tycker att svarta hål är det ultimata sättet att blir av med giftigt avfall. Men allt som åker in i ett svart hål stannar där för alltid, och man måste vara helt säker på att man aldrig vill ha tillbaka det. En viktig fråga är hur effektivt ett svart hål verkligen skulle vara som soptunna. När ett ämne kommer in i ett svart hål sänds det ut stora mängder strålning på grund av den höga hastigheten. Och hur ska vi lyckas transportera ut våra avfall till ett svart hål utan att få sky höga utgifter. Dessutom tror forskare att människor inte skulle känns sig särskilt säkra med ett svart hål i närheten av jorden. Om något går fel kan hela planeten sugas in i det svarta hålet.

Genvägar i rymden: Teoretiskt sätt är det möjligt att ett svart hål kan vände ut och in på sig själv och skapa ett vitt hål på en helt annan plats i tid och rum. Då skulle de två hålen sitta ihop med hjälp av ett maskhål som är som en ”tunnel”. Avståndet mellan hålen kan vara flera miljarder ljusår, men om man reste genom maskhålet skulle det ändå gå på mindre än en sekund.
Men maskhålen är alldeles för små för att man ska kunna färdas igenom dem på riktigt. Men i framtiden kanske forskarna kan bygga ett rymdskepp som kan skapa sina egna maskhål och sen resa genom dem. Men idag har vi fortfarande alldeles för lite fakta för att kunna göra det.

Tända Jupiter: Forskare har föreslagit att svarta minihål skulle kunna användas för att göra planeter beboliga, som t ex Jupiters månar. Man tror att man kanske skulle kunna bo på de här månarna om Jupiter blev varmare. Och om men låter ett minihål sjunka in i Jupiter kommer värmestrålningen öka. Minihålet skulle lägga sig tillrätta i Jupiters centrum och sen långsamt suga i sig planetens massa. Och energin som då skulle avges skulle antända de yttre gaslagren och hålla månarna varma.
Martyn Fogg, som föreslog metoden, har uppskattat att det långsamma metoden skulle hålla månarna varma i 12 till 60 miljoner år. Efter cirka 440 miljoner år skulle hela Jupiter vara borta och dess månar skulle fortsätta sin bana, runt ett svart hål, och vara lika kalla som nu. Men än så länge vet vi varken hur man ska kunna hitta ett svart minihål eller fånga dem.


Att resa in i ett svart hål

Om en astronaut, mot all förmodan, skulle sväva omkring fritt i rymden och börja sugas in i ett svart hål skulle han först inte märka någonting. Han skulle inte se hålet eller märka av det på något sätt. Efter ett tag skulle han börja känna av gravitationen och snart skulle han upptäcka ett svart cirkelformaterat område. När astronauten kommer närmare börjar han känna av allt kraftigare gravitation och det skulle kännas ungefär som att han låg på en sträckbänk och töjdes ut. En normal människa skulle nu dö, men vi låtsas att astronauten är odödlig. Hur långt ifrån hålets mitt som astronauten befinner sig beror på hur stort hålet är. Om astronauten skulle kolla nu skulle kolla bakåt skulle han märka att tiden accelereras, det leder till att hela rymden börjar lysa i astronautens ögon. När astronauten går över händelsehorisonten blir allting fullkomligt svart eftersom inget ljus kan ta sig ut. Vid det här laget är hettan så stark att astronauten skulle ha förgasats på ett ögonblick, om han inte hade varit odödlig. Vad som händer efter att astronauten tagit sig över händelsehorisonten är omöjligt att veta. Han kanske skulle få se ett annat universum? Eller ser han konstiga bilder av saker långt bort eftersom ljuset kan ta sig in i hålet men inte ut igen.
Hela resan som astronauten gjorde, från att han började sugas in i hålet till att han tillslut krossas mot hålets centrum gick väldigt fort. Om vi säger att det var ett ganska stort hål med en massa på en miljon solar, skulle det ta ungefär 8 minuter för astronauten att nå händelsehorisonten. Efter att han passerat den skulle det ta cirka 7 sekunder att nå hålets centrum. Desto mindre hålet är desto fortare går det. Men vad skulle då en åskådare se? Jo, om det eventuellt fanns någon som såg vår odödliga astronaut sugas in i hålet skulle han se det på ett mycket annorlunda sätt. Desto närmare astronauten kommer hålet, desto långsammare ser han ut att röra sig. Åskådaren skulle faktiskt aldrig få se när astronauten når händelsehorisonten, hur länge han än väntar. Varför blir det då såhär? Jo, ju närmre hålet astronauten kommer desto längre tid tar det för ljuset att nå ut till åskådaren. Och när astronauten når händelsehorisonten når aldrig ljuset ut och det ser ut som att astronauten fastnat.


Nytt om svarta hål

Svart hål föder stjärnor
Forskare vid University of Leicester i England har kommit med en ny teori om att svarta hål inte bara slukar stjärnor utan föder nya. Runt ett svart hål ligger stjärnor bara ett ljusår iväg. Stjärnor bör inte kunna bildas så nära ett svart hål, så man har förut antagit att de har bildats 100 ljusår iväg och sen sugits mot hålets centrum. Men forskarna har nu hittat ett problem med den här teorin. För att stjärnor ska kunna överleva en 100 ljusår lång resa måste stjärnmyllret vara stort och bland annat innehålla så kallade lätta stjärnor. Och nu har forskarna tagit en närmare titt på det svarta hålet och det finns inga så kallade lätta stjärnor i närheten. Därmed kan stjärnorna inte ha färdats till det svarta hålet utan de måste ha bildats där de är av stoft och gas, som ligger i en skiva runt hålet.

Gigantiskt utbrott från svart hål
Tack vare röntgensatelliten Chandra har forskare kommit närmare gåtan kring det svarta hålet i Vintergatans centrum, 27000 ljusår bort. Chandra har nämligen för första gången observerat en himlakropp som har sugits in i ett svart hål. Både teori och mätningar från andra galaxer visar att all materia som sugs in i ett svart hål värms upp till miljoner grader innan den försvinner in i hålet. Det betyder att materian ger ifrån sig en snabb skur av röntgenstrålning och ett sådant utbrott har astronomerna nu hittat.

Astronomer upptäcker svart hål på avvägar
Normalt hör en galax till ett svart hål, men nu har astronomer för första gången hittat ett hemlöst hål. Det kan förstöra teorin om att bildandet av galaxer och svarta hål har ett nära samband. De svarta hål som man hittills har funnit ligger mitt i galaxer, som de suger gas och stjärnor från. Det hemlösa svarta hålet har bara ett mindre gasmoln att leva på. Nu grubblar astronomerna på om det svarta hålet kanske har en värdgalax, som de inte kan se, eftersom den har mindre ljus än en normal galax. Det kan också vara så att det finns massor med svarta hål utan galaxer, och att de här svarta hålen ligger vid galaxer med mörk materia, som inte sänder ut något ljus och därför inte är synliga.

Galax har två svarta hål
För första gången har astronomer hittat en galax med två svarta hål. Galaxen är NGC 6240, som befinner sig cirka 400 miljoner ljusår från jorden. Satelliten Chandra har registrerat den röntgenstrålning som bildas, när de svarta hålen suger till sig gas från omgivningen. När gas sugs in mot ett svart hål, bildas en virvel, liksom när man släpper ut vatten ur ett badkar. I denna virvel kan temperaturen nå upp på många miljoner grader, och det får gasen att avge röntgenstrålning. De svarta hålen kretsar allt närmare varandra, och om några hundra miljoner år kommer de att smälta ihop till ett enda jättehål. Det kommer att bilda tyngdkraftvågor som får hela universum att skälva. På jorden kommer alla avstånd att förändras - för lite för att människan skall kunna se det, men tillräckligt för att påverka laserstrålar.



Kan ett svart hål sluka ett annat hål?
Om två svarta hål kommer tillräckligt nära varandra, blir det enda möjliga resultatet ett nytt svart hål med summan av de båda hålens energi. Men innan kan det uppstå del intressanta situationer. Om två elektriskt laddade svarta hål kommer nära varandra, kommer laddningen att utlösa en extra kraft utöver den ömsesidiga tyngdkraften. Om de elektriska laddningarna har samma förtecken, så kommer de svarta hålen först att stöta bort varandra. Sen kan det uppstå en situation då hålen virvlar runt varandra, dras ut i ovala former, rör vid varandra och far bort för att till slut förenas. Har laddningarna däremot olika förtecken, kommer attraktionen bara att bli större. Nyligen har man gjort observationer av radiogalaxen NGC 326, och de tyder på att två svarta hål håller på att smälta samman där.
Kan man fotografera ett svart hål?

Egentligen kan man inte ta en bild av ett stort, svart hål. Definitionen på ett svart hål är nämligen att massan är så stor att inte ens ljus kan undkomma tyngdkraften. Trots det kan man skapa bilder av svarta hål utifrån den påverkan på omgivningen som de har. Nyligen lyckades amerikanska astronomer mäta gasernas hastighet i de centrala delarna av galaxen M84. Mätningarna omsattes till en bild, som visar att gaserna roterar extremt snabbt runt vad man förmodar är ett supertungt svart hål med en massa på 300 miljoner gånger solens.

Lever svarta hål för evigt?
Den ursprungliga teorin om svarta hål sa att de endast kunde utvecklas åt ett håll, nämligen att växa sig allt större med hjälp av den omgivande materian. Men Stephen Hawking har visat att det kan finnas en väg till att svarta hål försvinner. Om en partikel med negativ energi faller ner i hålet, betyder det att energi tas bort från det. Efter mycket lång tid kan denna så kallade Hawkingstrålning leda till att hålet avdunstar och slutar sina dagar i en gigantisk explosion. Processen fungerar nämligen så att ju mindre hålet är, desto effektivare är avdunstningen. Trots det rör det sig om en synnerligen långsam process. Till exempel kommer det svarta hål som förmodas finnas i Vintergatans centrum att försvinna först om 1031 år.


Sammanfattning

Det har varit roligt och fascinerande att skriva om svarta hål. Jag har alltid varit nyfiken på vad de egentligen är. Det har varit svårt att hitta fakta som inte är allt för svår, det är också mycket som har varit rena teorier och spekulationer. Men jag har försökt hålla mig till fakta så mycket som möjligt. Än så länge vet inte astronomerna så mycket om svarta hål, eftersom man inte kan ta sig nära dem och komma tillbaka med information. När jag började skriva det här arbetet trodde jag fortfarande att svart hål var ”ingenting”, absolut tomrum. Men nu vet jag att de är mycket mer än så. Det är ett föremål med sådan oerhörd massa att den drar till sig allt, tom ljus, och släpper de aldrig ifrån sig. En del saker har varit lite skrämmande att läsa, men det mesta har varit intressant. De saker som jag tycker har varit svårast att förstå är vad singulariteten är, det var krångligt. Och vad som...