Czy magnetyzm może uciec przed czarną dziurą?

9

Znam światło i praktycznie tylko grawitacja może uciec z czarnej dziury. Moje pytanie brzmi: czy magnetyzm może uciec przed czarną dziurą?

Kilka rzeczy, które przekonują mnie, że może to:

  1. Kształt pola magnetycznego Jowisza w porównaniu z dżetami, które mogą pochodzić z pobliżu czarnych dziur (sądzę, że mogłoby to popchnąć materiał spadający w kierunku czarnej dziury do lub z biegunów):

Plazma IO i pole magnetyczne Jowisza

  1. Najwyraźniej czarne dziury mają bardzo silne pola magnetyczne:

http://www.iflscience.com/space/magnetic-fields-can-be-strong-black-holes-gravity

Jonathan
źródło

Odpowiedzi:

15

Nic nie „ucieka” BH - w tym sensie, że sygnał pochodzący z horyzontu zdarzenia pozostaje na zawsze w środku. Jeśli zaobserwowano coś oddalającego się od BH, to zostało wygenerowane poza horyzontem zdarzeń. Gdyby został wygenerowany w środku, nigdy nie byłby obserwowany, na zawsze i na zawsze.

Sama grawitacja nie „ucieka” BH - ani też „nie ucieka”. Grawitacja jest po prostu cechą charakterystyczną czasoprzestrzeni. Jeśli czasoprzestrzeń jest wypaczona w określony sposób, grawitację można zmierzyć, aby istniała. BH jest po prostu bardzo silnym zniekształceniem czasoprzestrzeni, niczym więcej, niczym innym. Jest wytwarzany przez koncentrację masy / energii, która wypacza czasoprzestrzeń, a następnie koncentracja zostaje uwięziona przez to zniekształcenie, które wytworzyła.

W tym sensie grawitacja jest po prostu częścią BH, ponieważ grawitacja jest wypaczona w czasoprzestrzeni, a ponieważ BH jest zasadniczo właśnie tym - wypaczoną czasoprzestrzenią. Pole grawitacyjne BH jest częścią samego BH, rozciągając się do nieskończoności (ale słabnie wraz z odległością). Nie „ucieka”, ponieważ nie ma nic w procesie ucieczki.

To tak, jakby zawiązać plastikową torbę w węzeł, aby zatrzymać wodę w środku, a ktoś pyta: „Jak więc plastik ucieka z węzła?”. Tworzywo sztuczne nie „ucieka” z węzła, węzeł jest częścią tworzywa.

Wszystko to staje się łatwiejsze do zrozumienia, gdy uświadomisz sobie, że grawitacja nie jest rzeczą, jest jedynie efektem zniekształcenia czasoprzestrzeni.


EDYCJA: Myślę, że tak naprawdę pytałeś - czy BH może mieć własne pole magnetyczne? Odpowiedź brzmi tak.

BH może mieć 3 cechy: masę, spin (obrót) i ładunek elektryczny (znany również jako twierdzenie o braku włosów) . Wszystkie inne cechy materii, która się w nim znajduje, zostały utracone, z wyjątkiem tych trzech. Jeśli upuścisz proton do neutralnego BH, wówczas BH uzyska ładunek równy jednemu protonowi, a to mierzalne pole elektryczne.

Rozważmy teraz wirujący BH z ładunkiem elektrycznym, miernik Kerr-Newmana . Masz ładunek i wirujesz. Oznacza to, że masz magnetyzm. Tak, tak, BH może mieć dipol magnetyczny. Jednak oś obrotu i oś dipola magnetycznego muszą być wyrównane - BH nie może być postrzegane jako „pulsujące”. Ponownie, na zewnątrz nie można zaobserwować żadnego sygnału z poziomu horyzontu zdarzenia.

Nie powinieneś jednak wyobrażać sobie pola elektrycznego (lub magnetycznego, tego samego) jako „ucieczki” z BH. Nie ucieka. Co się dzieje, kiedy BH zostaje połknięte przez ładunki, linie pola elektrycznego pozostają „przyklejone” do BH, który następnie otrzymuje ładunek. Te linie pola elektrycznego istniały wiecznie, niczego nie „uciekają” i nadal istnieją po uwięzieniu ładunku przez BH.

Uwaga: pola elektryczne i pola magnetyczne są jednym i tym samym. Jedno może wydawać się drugie, w zależności od ruchu obserwatora.

Florin Andrei
źródło
Czy w takim przypadku czarna dziura miałaby pole magnetyczne, które jest jej częścią?
Jonathan
1
Dokonałem edycji, która, jak sądzę, odpowiada na twoje pierwotne pytanie.
Florin Andrei,
Wirtualne fotony mogą uciec z czarnej dziury i prawdopodobnie fal grawitacyjnych.
dllahr
6

W teorii , naładowany i obracania czarną dziurę generuje swoje własne pole magnetyczne. Pole magnetyczne (i elektryczne) może istnieć i może być mierzone poza horyzontem zdarzeń czarnej dziury.

Całkowicie zgadzam się z obiema istniejącymi odpowiedziami, że pole magnetyczne nie „ucieka” z czarnych dziur, jednak twierdzę, że jest bardzo mało prawdopodobne, aby jakakolwiek prawdziwa astrofizyczna czarna dziura generowała znaczące pole magnetyczne. Prostym powodem jest to, że niezwykle trudno jest zobaczyć, jak każdy realistyczny proces fizyczny osadziłby materiał z ładunkiem netto w czarnej dziurze. tzn. oczekuje się, że większość astrofizycznych czarnych dziur będzie nienaładowana i nie będzie miała pola magnetycznego. (Chociaż jest co najmniej kilku astronomów, którzy myślą inaczej - patrz http://adsabs.harvard.edu/abs/2003ApJ...596L.203R ).

Pola magnetyczne, o których myślisz i do których odwołujesz się w podanym przez ciebie łączu, są polami, które są generowane w dysku akrecyjnym materiału, który skręca się w kierunku horyzontu zdarzeń. tj. są generowane poza czarną dziurą i są całkowicie niezwiązane z polem magnetycznym, które pokazujesz dla planety takiej jak Jowisz, gdzie pole jest generowane przez procesy wewnątrz planety.

Rob Jeffries
źródło
A może czarna dziura utworzona z pary zderzających się magnetarów? Wydaje mi się, że taka kolizja musiałaby wystąpić, gdy gwiazdy neutronowe są jeszcze młode i mają dużo spinu, ponieważ kolizja spowodowana rozpadem orbity przez promieniowanie fal grawitacyjnych zajmuje dużo czasu, dając im więcej niż wystarczająco dużo czasu na utratę spinów i magnetyzmu przez promieniowanie elektromagnetyczne. A może po prostu magnetar, który przekształca się w BH przez akrecję od bardziej normalnej gwiazdy towarzyszącej?
PM 2,
3

Nic nie może uciec przed czarną dziurą, nawet grawitacja. Co oznacza, że ​​czarne dziury są nieuniknione, to tylko to: jeśli masz jakiś system wewnątrz czarnej dziury, nic nie może zrobić, aby wysłać sygnał na zewnątrz. Dzieje się tak niezależnie od tego, czy próba odbywa się za pośrednictwem pola grawitacyjnego, elektrycznego czy magnetycznego.

Czarne dziury oczywiście mają pole grawitacyjne i mogą rzeczywiście mieć niezerowe pola elektryczne lub magnetyczne, ale to nie znaczy, że nic z nich „ucieka”. Wręcz przeciwnie, można postrzegać ich pola grawitacyjne lub elektromagnetyczne jako konsekwencję ich nieuniknienia.

Na przykład, gdy materia zapada się w czarną dziurę, zewnętrzne pole grawitacyjne nabiera pewnej wartości. Zapadająca się materia przecina horyzont, a następnie zostaje zmiażdżona. Czy to oznacza, że ​​pole grawitacyjne powinno zniknąć? Nie, ponieważ gdyby tak się stało, byłby to sygnał z wewnątrz na zewnątrz! Tak więc w rzeczywistości jest to nieunikniona natura czarnych dziur, która powstrzymuje pole grawitacyjne przed zmianą w odpowiedzi na wszystko, co dzieje się w materii w środku.

Podobnie nie, pola magnetyczne nie mogą „uciec” czarnych dziur, ale to nie oznacza, że ​​czarne dziury nie mogą mieć pól magnetycznych.

Stan Liou
źródło
„Nic nie może uciec przed czarną dziurą, nawet grawitacja” - to bardziej skomplikowane. Naleganie na obraz rzeczy „uciekających” BH prowadzi do problemów. Grawitacja jest po prostu miarą czasoprzestrzeni, a BH jest po prostu czasoprzestrzenią silnie zniekształconą przez dużą masę / energię, która z kolei jest uwięziona przez samo zniekształcenie czasoprzestrzeni. Jako takie pojęcie „ucieczki” z BH (lub nie ucieczki) nie ma sensu. Grawitacja BH jest po prostu jej częścią, rozciągającą się w nieskończoność. Biorąc to pod uwagę, tak, żaden sygnał nie może opuścić horyzontu zdarzeń - BH jest oddzielną domeną przyczynową.
Florin Andrei,
1
@FlorinAndrei To ma sens, zdefiniowane w pierwszym akapicie tej odpowiedzi: grawitacja „uciekająca” z czarnej dziury oznaczałaby, że można zmienić pole grawitacyjne na zewnątrz, zmieniając coś wewnątrz. Oczywiście tak się nie dzieje, ale koncepcja jest całkiem rozsądna - oznacza to po prostu, że grawitacja nie ucieka z czarnej dziury.
Stan Liou,
2

Jeśli obserwowane pola magnetyczne Czarnej Dziury są generowane częściowo przez ruchy ładunków w Czarnej Dziurze, wówczas krzywizna czasoprzestrzeni jako środek pośrednictwa działania w odległości dla grawitacji zostałaby podważona jako objaśniająca konstrukcja konceptualna. Magnetary to gwiazdy neutronowe o ekstremalnych polach magnetycznych. Podobnie jak Czarne Dziury, ich materia staje się tak gęsta, że ​​ich pola grawitacyjne stają się silniejsze niż pola elektromagnetyczne charakteryzujące zwykłą materię, powodując zapadanie się elektromagnetycznej struktury atomów. Mają po prostu mniejszą masę całkowitą niż Czarne Dziury. Jeśli gwiazdy neutronowe mogą generować ekstremalne pola magnetyczne, prawdopodobnie z niedopasowanych protonów i / lub elektronów w gęstej masie i poruszających się z rotacją gwiazd, to czarne dziury również powinny być w stanie to zrobić. Pola magnetyczne istnieją w przestrzeni otaczającej ich źródło - poruszające się naładowane cząstki - a jeśli przestrzeń jest ekstremalnie wypaczona, zgodnie z koncepcjami czasoprzestrzenno-krzywiznowymi, wówczas linie pola powinny być wypaczone wraz z przestrzenią. Jeśli wykraczają poza horyzont zdarzeń, musielibyśmy znaleźć inny środek działania na odległość dla grawitacji, zgodny ze sprawdzonymi wzorami, jeśli nie leżącą u podstaw koncepcją „wyjaśniającą” działanie na odległość, ogólnej teorii względności.

Wyzwanie obserwacyjne polega na tym, że dyski akrecyjne zawierają również ruchome ładunki, które wytwarzają silne pola magnetyczne, i nie jest jasne, w jaki sposób można odróżnić pola generowane w horyzoncie zdarzeń od pól generowanych bez. Ogromna moc magnetarów bez widocznych dysków akrecyjnych sugeruje jednak, że możliwość wystąpienia wewnętrznych pól magnetycznych może być trudna do zignorowania.

Jeżeli istnieją inne popularne sposoby pośredniczenia w działaniu na odległość (inne niż krzywizna czasoprzestrzeni i wymiana wirtualnych cząstek), które służą do wyjaśnienia zarówno zjawisk grawitacyjnych, jak i elektromagnetycznych, bardzo duże, szybko wirujące BH oczekuje się, że wytworzy silne pola grawitacyjno-magnetyczne z wektorami momentu pędu podobnymi do biegunów magnetycznych. Nigdy nie było jasne, dlaczego zakrzywiona czasoprzestrzeń miałaby generować efekt grawitomagnetyczny, podobnie jak wymiana wirtualnych cząstek nie dostarcza bardzo satysfakcjonującego wyjaśnienia indukcji elektromagnetycznej i pól, jeśli chodzi o tę materię. Można oczekiwać, że nowe wspólne wyjaśnienie działania na odległość zapewni lepsze wyjaśnienie tego zjawiska.

Jest to więc doskonałe pytanie, które zasługuje na staranną analizę, w tym z perspektywy, że być może nasze wyjaśnienia dotyczące działania na odległość są błędne.

Cary Adams
źródło