Czarna dziura wielkości miasta
8 kwiecień 2008
O czarnych dziurach było tutaj już naprawdę sporo – że wspomnę tylko o wielgachnych monstrach, wielkości kilkunastu miliardów Słońc, gnieżdżących się w aktywnych centrach galaktycznych, o względnie małych czarnych dziurach, powstałych podczas wybuchu supernowej, również o przerażających mikroskopijnych “minidziurach”, które podobno mają powstać w Wielkim Zderzaczu Hadronów – temat to bowiem zacny i często do niego z lubością wracam. Pierwsze z dwóch wspomnianych wyżej obiektów to czarne dziury “przodujące” w swojej “klasie wagowej” – pierwsza może mieć masę nawet 18 miliardów Słońc, druga natomiast mieści się w granicach 24 do 33 mas słonecznych. Ponieważ ich ewolucja przebiega odmiennie, nie sposób tworzyć między nimi porównania, jednak co by się stało, gdyby naukowcy spróbowali zerknąć na drugi koniec skali?
Podobne przedsięwzięcie poskutkowało odkryciem, póki co, najmniejszej znanej nam czarnej dziury typu “małego” (powstałej podczas agonii dużej gwiazdy). Waga tego małego potworka została bowiem ustalona na 3,8 mas słonecznych, wielkość natomiast jest rzeczywiście niezwykle “maciupka”, bo możemy sobie ją z łatwością wyobrazić tutaj na Ziemi – 24 kilometry to naprawdę niewiele.
Rekordzistka przesiaduje w naszej Galaktyce w układzie podwójnym o pięknej nazwie XTE J1650-500, którego (raczej na próżno) amatorzy wypatrywać mogą w konstelacji Ołtarza na południowym niebie – układ znajduje się w odległości ok. 10 tysięcy lat świetlnych od Ziemi. Co prawda odkrycia układu podwójnego dokonano już siedem lat temu, korzystając z danych obserwacyjnych satelity pracującego w zakresie promieniowania rentgenowskiego, jednak aż do teraz nie udało się nigdy z odpowiednią dokładnością wyznaczyć masy karzełka.
Jeden ze sposobów, w jaki masy czarnych dziur mogą być wyznaczane (choć nie jest to sposób wykorzystywany zazwyczaj), da się w skrócie opisać następująco: wredna czarna dziura, zasysając zachłannie materię ze swego otoczenia powoduje, że gaz i pył musi ulegać znacznemu “ścieśnieniu”, co wiąże się rzecz jasna ze znacznym wzrostem temperatury gazu (jak to zawsze bywa gdy jest ciaśniej, choćby w autobusie). Gaz ten natomiast ma to do siebie, że ogrzewany zaczyna emitować przenikliwe promieniowanie rentgenowskie, które jesteśmy w stanie całkiem sprawnie zarejestrować. Naukowcy od dłuższego już czasu podejrzewają, że regularne zmiany intensywności tego promieniowania (zwie się to “quasi-periodic oscillation”, QPO) muszą mieć jakiś związek z masą czarnej dziury. Od takiego podejrzenia wcale już niedaleko do powiązania obu zjawisk i – voila – mamy wynik.
Po przeanalizowaniu QPO (swoją drogą, proszę wymówić głośno ten skrót) dla omawianej czarnej dziury astronomowie doszli do wniosku, że mają przed sobą (może nie tak dosłownie, ale jednak) kandydatkę na rekordzistkę “małości”: wyznaczona przez nich masa 3,8 mas słonecznych jest sporo mniejsza od dotychczasowej, określonej na 6,3 mas słonecznych. Oczywiście nie tylko fakt odkrycia rekordowego w pewnym sensie obiektu ma znaczenie – dla naukowców bardzo ważne jest uściślenie informacji dotyczących mas gwiazd, które mogą w momencie swej śmierci stać się czarną dziurą. Dotąd margines “niepewności” jest spory – zakłada się, że w zakresie od 1,7 do 2,7 mas słonecznych nie mamy pewnych danych co do tego, czy gwiazda stanie się jeszcze gwiazdą neutronową, czy już czarną dziurą. Obserwacje takie jak omawiana mają więc duże znaczenie dla zrozumienia ewolucji gwiazd.
Nie można oczywiście zapominać, że rzeczona czarna dziura jest najmniejszą wśród takich obiektów pewnego typu – rodzajów czarnych dziur zdaje się być sporo (choć większość to tylko teoretyczne przewidywania), od niemal nieskończenie małych (tak, do tych z LHC, które pożrą Ziemię piję) do niemal nieskończenie dużych.
ŹródłoGrafika: Artystyczna wizja czarnej dziury w układzie XTE J1650-500
Źródło grafiki
Credit: NASA/CXC/A. Hobar
Witam szanownego autora mego ulubionego bloga.Chciałbym Ci zadać jedno pytanie,na które pewnie nie raz odpowiadałeś.Jak myślisz,co działoby się z człowiekiem który wpadł w czarna dziurę-(i oczywiście przeżył;-) ).Słyszałem kilka teorii,ale ciekaw jestem Twej wersji takiegoż zdarzenia.
/ Cytuj komentarzA tak na marginesie chciałbym wszystkim czytającym tego bloga polecić świetną książkę którą nabyłem niedawno(choć nowa nie jest)pt;”Piękno Wszechświata” Brian’a Greene.Absolutnie znakomita.
Witam szanownego czytelnika, który jak mniemam dodał mnie do Blogboxa i nie tylko (i ku zaskoczeniu się udało awansować);) po długiej przerwie… Twoje pytanie jeszcze tutaj nie padło, problem jednak w tym, że materia jest trochę za sporawa jak na komentarz. Jeśli uważasz to za sensowne to przygotuję niedługo wpis na ten temat, bo jest bardzo ciekawy, to fakt:)
Brian Greene to świetny pisarz, ścisły umysł, który doskonale pisze o tym, na czym się zna, zrozumiale dla zwykłych ludzi takich jak ja czy Ty. Gdzieś obok w “Czytam” podaję linka do “Struktury Kosmosu”, kupiłem jakiś czas temu i pochłonąłem migiem, świetna lektura, którą również polecam każdemu. Do “Piękna Wszechświata” ale muszę się przymierzyć.
Pozdrawiam serdecznie;)
/ Cytuj komentarzAha – kolejny czytelnik się ujawnia…? Czyżby z powodów opisanych w poprzedniej notce?:)
Gratulację za blogboxa – mnie wywalili swego czasu, ale jeszcze wrócę:)
Z miłą chęcią poczytam, co się stanie z człowiekiem w czarnej dziurze – oczywiście mocno teoretycznie.
A Ty się śmiej LHC, ale jak Ci zrobią apokalipsę, to Ci uśmiech zniknie, aha?
/ Cytuj komentarzI jeszcze spełnienie prośby autora: KJU-PI-OŁ:)
A tam – kolejny, stały bywalec;) A Ty już od razu podciągasz go pod swoje dewiacje, nie każdy jest taki jak Ty:P
Z początku na Blogboxie wyglądało to średnio (choć nieźle), ale potem coś ruszyło i udało się dostać – ba, nawet, pod mojego bloga redakcja stworzyła nowy dział, Nauka (a co, chwalić się mogę). Obiektywnie natomiast jest to rzeczywiście coś cennego – wejść na wpisy nie ma może za wiele z tej strony, ale duże są szanse na czytelnika na stałe – bo jeśli ktoś szuka już świadomie rzeczy w Nauce, to jest prawdopodobne, że chwyci:) Dzięki BTW
O tej dziurze to napiszę, tylko muszę się wygrzebać z innych rzeczy, ale na pewno coś o tym będzie.
Śmieję się z tych obaw dotyczących LHC, ponieważ mam małe, ale jednak, pojęcie o tym, o czym się mówi. Oczywiście nie mogę dać głowy, że coś złego się nie stanie – tak jak żaden z nas, jednak szanse są bardzo nikłe na apokalipsę. Jak pisałem wcześniej w poście – cząstki o rzędy energii większej bez końca przez miliardy lat zderzają się choćby w naszej atmosferze – i żyjemy. Czy to nie dowód przekonujący?
Twoja wymowa zalatuje z inglisz, a mi tak z polska chodziło:)
/ Cytuj komentarzNo fakt…pozwoliłem sobie bez pytania z tym Blogboxem-mea culpa,mea maxima culpa-ale mówię Wam,ile oni dobrych blogów odwalili…I to bardzo dużo właśnie o tematyce zbliżonej do “Cytadeli”.Ale ten na szczęście został. No cóż to czytelnicy wybierają,a o gustach się podobno nie dyskutuje.
/ Cytuj komentarzTrzymajcie się
Z polska się nie da…nie ma takiej literki:)
/ Cytuj komentarzNie jestem dewiantem – po prostu mam w tym tygodniu taki…hmmm…”specyficzny” humor. Stres, zmęczenie – takie tam…Trochę sobie odpuszczę, przejdzie mi. I znowu będę miłym, grzecznym WT, co umieszcza tylko same ładne “posciki” i “komcie”.
@blusior: jaka mea culpa, co Ty gadasz??;) Przysługę mi zrobiłeś, i tyle! Masz rację, ciekawych blogów było sporo, sam też się nie spodziewałem, że się uda…
@WT: no nie rób mi tego, rany Boskie, kto będzie swymi kosmatymi “komciami” ubarwiał mi bloga, he?:P
Nie dziwcie się dziwną godziną pisania tego komentarza – czasem mam problemy ze snem;)
/ Cytuj komentarzPoznałam Twojego bloga właśnie dzięki Blogboksowi. Myślę, a własciwie jestem pewna, że zostanę stałym czytelnikiem.
/ Cytuj komentarzPozdrawiam serdecznie.
Serdecznie witam i zapraszam ponownie, kiedy tylko będziesz miała ochotę;)
Jak pisałem wyżej, zasługa Blusiora nieoceniona, że mnie tam wrzucił, jesteś przykładem!
Serdecznie pozdrowienia z powrotem!
/ Cytuj komentarzniedługo będziemy zapewne mieli takie na Ziemi,
/ Cytuj komentarzgdy zacznie działać LHC w CERN, gdzieś od sierpnia tego roku (2008);
będą tam powstawać nie tylko czarne dziury, ale być może i tzw. dziwna materia…
niektórzy fizycy obawiają się nawet, że mogą one zniszczyć świat:
LHC
Pisałem o tej petycji jakiś czas temu…
/ Cytuj komentarzhttp://www.cytadela.net.pl/?p=232
Przy czym chyba nasze opinie się różnią:)
Po zrealizowaniu eksperymentu w LHC powstała czarna dziura prześliźnie się pomiędzy atomami obudowy urządzenia oraz skorupy ziemskiej i po kilku oscylacjach umiejscowi się w środku metalicznego jądra naszej planety, gdzie zacznie nas od środka zjadać.
Po bliżej nieokreślonym (lecz skończonym) czasie energia wypromieniowywana z dysku akrecyjnego pogrzeje wnętrze naszej planety do tego stopnia, że pojawią się olbrzymie trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów, a temperatura na powierzchni będzie wciąż rosła. Nastąpi wzrost temperatury na powierzchni do wartości uniemożliwiającej życie, upłynnienie powierzchni, i wchłonięcie przez czarną dziurę.
Obiekt ten, krążąc po obecnej orbicie będzie czyścił swoje otoczenie i bez przerwy zwiększał masę, aż wyssie cały nasz układ. Tę miłą perspektywę zawdzięczamy przede wszystkim p. Hawkingowi, którego prace teoretyczne przewidują parowanie czarnych dziur. Nikt jak dotąd nie zaobserwował tzw. promieniowania Hawkinga. No i niby jak miałoby uciec z czarnej dziury? Dylemat ten zapłodnił wyobraźnię uczonych z CERN, tak że zapragnęli sprawdzić go na sobie i na nas. Wprawdzie najnowsze prace nad grafenami wskazują, że wszystkie te doświadczenia można by przeprowadzić znacznie mniejszym kosztem, w mikroskali i np. wewnątrz satelity poza płaszczyzną ekliptyki, ale uczeni nie chcą czekać.
Niewątpliwie nagrobek będzie trwały…
/ Cytuj komentarzModele komputerowe potwierdzają prawidłowość przewidywań Hawkinga co do promieniowania nazwanego jego nazwiskiem, mimo że rzeczywiście nie zostało dotąd nigdy zaobserwowane (co też nie należy do łatwych rzeczy).
Nie sądzę, by powstała mikroskopijna czarna dziura “prześlizgnęła” się przez urządzenie do jądra planety. Nie jestem fachowcem, jednak wierzę bardziej analizom naukowym, które wykluczają taką możliwość. Założenie jest takie, że czarna dziura będzie zupełnie niestabilna (jeśli w ogóle powstanie) i wyparuje niemal natychmiast. Ale fakt, w tym celu trzeba wierzyć w parowanie czarnych dziur.
Co działoby się wtedy, gdyby czarna dziura jednak przetrwała – cóż, nie zastanawiałem się nad tym głębiej, bo nie uważam, że warto na to marnować czas. Jeśli powstałaby stabilna czarna dziura tak czy siak czeka nas raczej smutny koniec, więc niespecjalnie mnie to interesuje.
Zauważ, że promieniowanie Hawkinga to nie jest promieniowanie uciekające z czarnej dziury. Nic z czarnej dziury uciec nie może – promieniowanie Hawkinga to coś, co powstaje na jej krawędzi, ale tuż przed horyzontem zdarzeń.
Wspomniałeś o bardzo ciekawym temacie, jakim jest praca nad grafenem – chciałem kiedyś o tym więcej napisać, bo rzeczywiście jest to zajmująca sprawa – możliwości doświadczeń związanych z mechaniką kwantową na grafenie są bardzo szerokie
/ Cytuj komentarzuuuu nie wiedziałam
/ Cytuj komentarzOj ale wszyscy dramatyzują. A niech i sobie powstanie czarna dziurka. A i niech nawet wleci do środka ziemi. I co się stanie? W najbliższym czasie nic. A dlaczego? A pomyślcie co stanowi siłę czarnej dziury? Oczywiście grawitacja. A ta jak wiadomo (albo i nie) zależy od masy obiektu. Czym obiekt masywniejszy tym mocniej przyciąga. Więc czarna dziura o masie ziemi miała by takie samo przyciąganie jak ziemia. Gdyby nagle ziemia się skurczyła do wielkości zielonego groszku i stała by się czarną dziurą to w praktyce nic by się nie zmieniło w naszym układzie. No bo zmieniła by się tylko gęstość materii no i zajmowana “objętość”. Ale masa by się nie zmieściła. Materia “ważyła” by tyle samo tylko była by bardziej ściśnięta. Więc księżyc i inne planety by nic nie zauważyły, bo nasza dziura powstała z ziemi nadal by oddziaływała na otoczenie z taką samą siłą (bo nie zmieniła się jej masa). A teraz zastanówcie się z jaką siłą działa mała cząstka na ziemię? No praktycznie z żadną. Ba, niechętnie działa nawet na inne cząstki. I w momencie gdy z takiej cząstki powstała by czarna dziura to miałaby dokładnie taką samą siłę działania jak ta cząstka, z której powstała. No bo miała by przecież jej masę. Więc skoro masa się nie zmieniła to oddziaływanie też nie. A ile mogłoby jej zająć zjedzenie drugiej cząstki? Wbrew pozorom nie byłoby to dla niej takie łatwe. W końcu taka tyci dziurka byłaby o wiele mniejsza od innej bliźniaczej cząstki więc musiała by ją wszamać po kawałku. Mowa tu o samych cząstkach. A co dopiero o atomach?
/ Cytuj komentarzWitam!:)
Trochę to chyba w dużym uproszczeniu podane, ale przemawia do wyobraźni i wydaje mi się mniej więcej tak to wygląda.
/ Cytuj komentarzWitam.
/ Cytuj komentarzFinwe, napisales: “Modele komputerowe potwierdzają prawidłowość przewidywań Hawkinga co do promieniowania nazwanego jego nazwiskiem, ” Stwierdzenie to nie koniecznie musi byc sluszne. Modele komputerowe, moim skromnym zdaniem, choc potwierdzaja przewidywania Hawkinga, nie musza oznaczac prawdy przyrodniczej (tej obiektywnej). Po prostu komputer zostal odpowiednio zaprogramowany, tzn. zgodnie z zalozeniami teorii. Podobnie z wielu doktoratami
ktorych ostateczna konkluzja byla z gory zaplanowana lub rzecz jest jak najbardziej oczywista na chlopski rozum, bez pozorow pracy badawczej.
Obawiam sie, ze z tym promieniowaniem H. i w ogole z czarnymi dziurami, to jeden (juz bardzo wielki) pic.
“Obawiam sie, ze z tym promieniowaniem H. i w ogole z czarnymi dziurami, to jeden (juz bardzo wielki) pic.” – mógł byś skonkretyzować o co z tym picem chodzi bo nie zabardzo rozumiem.
/ Cytuj komentarzBRAWO Panie MaG! Wreszcie ktoś zwrócił uwagę na to, że nawet jeżeli załóżmy, że Hawking nie ma racji p i ta Czarna Dziura “nie wyparuje” to i tak będzie jej oddziaływanie na otoczenie zupełnie znikome…
Jak znikome?
Przeciwnicy LHC “strasząc” wokół tą “Czarną dziurą made in LHC” nie wspominają rzecz jasna o pewnym drobnym “ale”. Naprawdę DROBNYM “ale”.
o wartości Promienia Schwarzschilda tejże czarnej dziury powstałej w LHC:
Rs=2GM/c·c
Masa protonu wynosi 1,67e-24 g. Ta “miniaturowa Czarna dziura” powstanie przy niektórych zderzeniach dwóch protonów. Uzwzgledniajac ich masy oraz także relatywistyczny przyrost masy tychże protonów zderzających się z prędkością 99.9999991% prędkości światła, to powstała w ich wyniku Czarna Dziura miałaby promień…
~3.7e-50 m!!!
0,0000000000000000000000000
0000000000000000000000037 metra
Czyli ta “groźna” Czarna Dziura byłaby o ponad 34 rzędy razy MNIEJSZA od promienia protonów z którego powstała! (ok 1,2 fm = 1,2e-15 m).
Jak wielka jest ta różnica między Czarną Dziurą z LHC, a Protonem?
Załóżmy, że tą Czarną Dziurę z LHC i proton powiększymy o wartość 3.2e+34 rzęda wielkości… Czarna dziura będzie miała rozmiar ok 2,5 femtometra – czyli średnicę Protonu, a tenże Proton wówczas musiałby mieć tym samym…
…OKOŁO 8,1e+19 m = ok. 8,6 mln LAT ŚWIETLNYCH!
W takiej objętości znajduje się Nasza Galaktyka, galaktyka M31 w Andromedzie i jeszcze kilkadziesiąt innych mniejszych z tzw. Lokalnej Grupy Galaktyk!!!
Tym samym ta milipucia Czarna Dziura swobodnie zmieściłaby się wewnątrz jakiegoś nukleonu i nawet by on jej “nie zauważył”!
CZY NAPRAWDĘ “coś takiego” JEST W STANIE “ZJEŚĆ” choć 1 proton, a tym bardziej ZIEMIĘ?
/ Cytuj komentarz