W jaki sposób supermasywna czarna dziura może spowodować, że tyle energii oświeci swoją materię, skoro jej potężna grawitacja uniemożliwia ucieczce światła?

Cytowanie niemieckiego artykułu z nowej gazety Astronomen beobachten erwachendes Schwarzes Loch :

Das Materie-Monster sitzt den Angaben zufolge im Herzen der 42 Millionen Lichtjahre entfernten Polarring-Galaxie NGC 660, deren Aktivität innerhalb weniger Monate Hunderte Male zugenommen hatte.

Erst wenn die Massemonster große Mengen Materie verschlucken, werden sie aktiv. Bei diesem Prozess wird so viel Energie frei, dass die Materie hell aufleuchtet, bevor sie im Schwarzen Loch verschwindet und ein Teil von ihr w Form von Jets weit ins Weltall hinaus geschleudert wird.

To z grubsza przekłada się na:

Według danych, materia-potwór znajduje się w połowie odległości 42 milionów lat świetlnych galaktyki polarnej z pierścieniem polarnym NGC 660, której aktywność znacznie wzrosła w ciągu zaledwie kilku miesięcy.

Dopiero gdy te potwory Materii połkną duże ilości materii, stają się aktywne. Proces ten uwalnia tyle energii, że jasno oświeca materię, zanim zniknie w czarnej dziurze. Część materii jest wyrzucana we wszechświecie w postaci dżetów.

Mój nauczyciel fizyki powiedział mi kiedyś, że czarna dziura jest tylko bardzo małym i ciężkim przedmiotem, który ma tak dużą grawitację, że nic, nawet światło, nie może uciec od swojej grawitacji. Wyjaśnienie to znajduje również potwierdzenie w SE. Astronomia - jeśli nic nie porusza się z prędkością światła, z wyjątkiem światła, to w jaki sposób czarna dziura może przyciągać światło do siebie? pytanie.

• Jeśli „normalna” (nie supermasywna) czarna dziura może już zapobiec wydostawaniu się światła, to w jaki sposób materia wciągnięta do czarnej dziury może wytwarzać energię / światło, które nie może uciec grawitacji czarnej dziury?

• Jak supermasywna czarna dziura może przyciągać materię, ale nie fotony świetlne energii?

• Dodatkowo: Dlaczego część materii, która jest wciągana do czarnej dziury, jest wrzucana (tj. Przyspieszana ) do wszechświata? Rozumiem, dlaczego ta sprawa może być podzielona - przyspieszenie wzrasta, o ile wiem, kwadratowe, tj. Różnice w zakresie rzeczywistego przyspieszenia, w zależności od lokalizacji, mogą być tak ogromne, że materii nie da się utrzymać razem. Ale nie rozumiem, dlaczego część materii jest przyspieszana w dokładnie przeciwnym kierunku, ponieważ potrzebna byłaby siła większa niż grawitacja supermasywnej czarnej dziury. Dlatego: Dlaczego część materii jest przyspieszana w przeciwnym kierunku (tj. Poza grawitację czarnej dziury) niż druga część?

Uwaga: moje wykształcenie fizyczne jest raczej ograniczone. Wiem trochę o grawitacji Newtona i trochę o teorii zachowania energii. Ale to wszystko, co wiem o fizyce.

Całkiem słuszne jest, że czarna dziura ma tyle masy, że światło nie może uciec z obszaru wokół czarnej dziury. Krawędź tego regionu nazywana jest horyzontem zdarzeń. Jeśli przekroczysz horyzont zdarzeń, nigdy nie wrócisz. Dotyczy to zarówno światła, jak i materii.

Wokół czarnej dziury może znajdować się materia na orbicie. Ponieważ Czarna dziura ma tak silną grawitację, prędkość orbitującej materii będzie bardzo duża. W rzeczywistości będzie zbliżona do prędkości światła. Ta wysoka prędkość daje mu dużo energii. Materia utworzy dysk, zwany dyskiem akrecyjnym, wokół czarnej dziury, a zderzenia na tym dysku spowodują, że materia się nagrzeje, do milionów stopni. W tych temperaturach dysk będzie świecił promieniami rentgenowskimi.

Na części dysku najbliżej czarnej dziury materia wpadnie z dysku, ale zanim dotrze do czarnej dziury, może uzyskać wystarczającą ilość energii, aby zostać wyrzuconą z bardzo dużą prędkością, zbliżoną do prędkości światła. Zostaje wyrzucony pod kątem prostym do dysku, na bieguny czarnej dziury. To są „dżety”. Wzdłuż tych strumieni wytwarzane jest intensywne promieniowanie. Blazary to odległe supermasywne czarne dziury z skierowanymi w nas strumieniami.

Zatem sama czarna dziura jest „czarna”, ale materia krążąca wokół niej może być bardzo jasna.

Światło pochodzi spoza horyzontu zdarzeń czarnej dziury.

Materia nie może wpaść w czarną dziurę bez uprzedniej utraty większości swojego momentu pędu (w przeciwnym razie po prostu nadal krążyłaby wokół czarnej dziury). Uzyskuje się to poprzez przeniesienie na zewnątrz momentu pędu przez lepkość (i innymi środkami) w dysku akrecyjnym otaczającym czarną dziurę.

Gdy materia zbliża się do czarnej dziury, traci również potencjalną energię grawitacyjną, co prowadzi do (i) ogrzewania gazu i (ii) promieniowania z gazu.

Przy około 3-krotnym promieniu Schwarzschilda czarnej dziury materia napotyka najbardziej wewnętrzną stabilną orbitę kołową , która jest najbliższa temu, że cokolwiek z masą może stworzyć stabilną orbitę wokół czarnej dziury. Zazwyczaj zakłada się, że stamtąd materiał spada do czarnej dziury i „gubi się” z naszego wszechświata - zwiększając masę czarnej dziury.

Więc całe promieniowanie pochodzi z materiału na orbicie, który jest co najmniej 3 razy większy niż promień Schwarzschilda od czarnej dziury. Światło nie ma problemu z „ucieczką” z tej pozycji, chociaż jest silnie przesunięte na czerwono zarówno przez grawitację, jak i poprzeczny relatywistyczny efekt dopplerowski.

Problem dotyczący „dżetów” został omówiony w innym pytaniu: Dlaczego czarne dziury mają dżety i dyski akrecyjne?

Innym sposobem na wyrażenie tego jest zastanowienie się, dlaczego planety lub satelity krążące wokół ich rodziców nie wpadają w nie. W podobny sposób kawałki czarnej materii wirują wokół czarnej dziury. Ze względu na wysoką energię bezwładności emitują pewną energię, w przeciwieństwie do innych cząstek. Więc zrzucili trochę masy w postaci światła.

Ważne jest, abyśmy zdali sobie sprawę, że to energia o odpowiednim momencie (zarówno kierunku, jak i prędkości) przygotowuje cząsteczkę do ucieczki ze szponów grawitacji. Więc jeśli cząstka światła ma wystarczająco dużo energii i zmierza w dobrym kierunku , to będzie uciec od jego zewnętrznej orbicie poza horyzontem zdarzeń, zwykle w dysze.

Światło emitowane z takich dżetów ma ogromną energię i zwykle jest obserwowane w spektrum gamma. Jeśli jesteś zainteresowany tym, jak te emitowane strumienie mogą być wykorzystane do badania czarnej dziury lub ogólnie fizyki cząstek wysokoenergetycznych, spójrz w górę, bardzo wysokoenergetyczna astronomia promieniowania gamma. Istnieją całe klasy obiektów, które emitują fotony gamma VHE i inne intrygujące rzeczy.