Sorte hullers kollaps – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

29. oktober 2009

Sorte hullers kollaps

Hej Spørg om Fysik
Jeg har hørt, at et objekt der bliver til et sort hul kollapser, "ned" til en singularitet, men det har jeg svært ved at forstå. I Neutronstjerner er elektronerne blevet presset ind i atomernes kerner, så atomerne bliver til Neutroner. Det er til at forstå - atomer består mest af ingenting (volumenmæssigt).

Men hvis en Neutronstjerne "tager på i vægt" så Schwarchild-radiussen bliver større end Neutronstjernens raduis, og Neutronstjernen dermed per definition bliver til et sort hul, kan Neutronstjernen så virkelig komprimeres yderligere? Hvordan?

På forhånd tak
M B

Med hensyn til det stillede spørgsmål må man skelne imellem to forhold. Det første er, hvad der sker med stoffet, når man komprimerer det.


Billedet fra internettet viser en galakse med det (antageligt) normale supertunge sorte hul i centrum

I en neutronstjerne må det antages, at stoffet i det væsentlige er neutroner, med andre mindre mængder af partikler. Hvis man komprimerer et sådant stof yderligere, vil man forvente at neutronerne brydes op i quarker, som er de partikler neutronerne består af, og derved dannes det såkaldte quark-stof.

Det er en mulighed, at det indre af "neutronstjerner" er dannet af quark-stof.

Hvis man komprimerer yderligere, har vi ikke i dag nogen klar ide om, hvad der kan ske. Specielt ved vi ikke, hvad trykket i stoffet er ved arbitrær høj densitet (massefylde).

Eksistensen af singulariteter er det andet punkt. Hvad sker der, når man har så meget stof i et lille område, at gravitationseffekten bliver dominerende? Som spørgeren ved, kan sorte huller dannes. I den situation er gravitationsfeltet så stærkt, at lys ikke kan undslippe fra overfladen af det sorte hul.

Singularitets teoremet omhandler, hvad der sker inde i det sorte hul. Det siger, at en singularitet vil opstå under visse antagelser om stoffets egenskaber. Imidlertid er den præcise form af singulariteten ikke kendt. Oversat, gravitationsfeltet bliver så stærkt, at stoffet knuses. I den situation beskrevet i spørgsmålets sidste del, når et sort hul er opstået, vil stoffet fra neutronstjernen fortsætte med at kollapse, men en observatør som ser på objektet udefra (på stor afstand), vil ikke være i stand til at observere, hvad der foregår inde i det sorte hul. 

Med venlig hilsen
Christopher Pethick, professor