Eksisterer sorte huller? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Astrofysik > Eksisterer sorte huller?

10. februar 2016

Eksisterer sorte huller?

Hej Spørg om Fysik
Hei, jeg kunne trengt å komme i kontakt med et skarpt hoved, som kan hjelpe med et definisjon spørsmål.

Vi har hatt en opphetet diskusjon om sorte hull, hvor begge to tror på fenomenet, men vi er ganske uenig om definitionen rundt det.

Jeg hevder at sorte hull er en teori som forklarer alt, men er ikke fysisk mulig å bevise, mere mangel på modbevis. Og observationer av påvirkning.

Min kollega hevder hardnakket at det et bevist og det er en definert som et faktuelt fenomen og ikke en teori. Er det noen som kan hjelpe med dette?

Betyr hilsener
C K

Svaret er, at sorte huller ikke længere kun er en teori. Det er nok de færreste fysikere, der ikke tror de eksisterer. Vi har nemlig observationer, som ikke kan forklares med mindre de centrale kompakte objekter er sorte huller.  Bær over med mig i det følgende. Beklager at forklaringen er lidt lang.

Cygnus X-1

Sorte huller er definerede til at være så tunge og kompakte, at materiale skal have en hastighed højere end lysets for at kunne undslippe et sort hul. 

I dobbelt-stjernesystemer kan der være kompakte objekter - enten hvide dværge, neutron-stjerner, og sorte huller.
Man kan måle massen af de to stjerner, fordi de er i banebevægelse om hinanden.

Hvide dværge kan ikke være tungere end 1.4 gange Solens masse (hvis det sker, tilintetgøres dværgen i en eksplosion). Neutron-stjerner kan ikke eksistere, hvis massen overstiger ca. 3 sol-masser. Sorte huller kan sagtens være langt tungere.

Tegning af masseoverførsel imellem et sort hul og dets ledsagende stjerne (dobbeltstjerne)

Cygnus X-1 er en røntgen-emitterede dobbelt-stjernesystem. Røntgen-strålingen kommer fra en hed gasskive omkring det kompakte objekt i stjernesystemet. Den anden stjerne er i dette tilfælde en stjerne i en sen udviklingsfase, hvor stjernen er så opsvulmet, at de yderste lag spilder over på det kompakte objekt. Gassen lægger sig i skiven, før det falder på det kompakte objekt. For Cygnus X-1 har man kunne måle, at det kompakte objekt har en masse på 14.8 solmasser, langt større end det er muligt ud fra vores kendte fysik, at neutronstjerner kan veje.

(e.g.: http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/multimedia/cygnusx1.html). Dvs. det kan kun være et sort hul.

Forskere ved Harvard har målt på sådanne dobbeltstjernesystemer og har fundet bevis for, at sorte huller, som ingen overflade har, og derfor må være mørkere end neutronstjerner, hvor lyset bl.a. fra skiven kan reflekteres fra dens overflade. Så igen har man vist at kompakte objekter opfører sig, som vi forventer for et sort hul.

Bevægelser nær centrum i de fleste galakser viser tilstedeværelsen af et sort hul. Det beregnes for mælkevejen at have en masse på 4 000 000 gange vores sols masse

Det sorte hul i centret af vores egen Mælkevej er også blevet 'vejet', ved at måle hastigheden af stjerner tæt på det sorte hul. Her har man ligeledes kunne måle kompaktheden, og igen kan man afvise en del 'underlig' fysik og vise, at det må være et sort hul. Man fortsætter med at gøre målingerne bedre ved at lede efter stjerner endnu tættere på det sorte hul, så det til sidst kan blive umuligt at ignorere. De fleste forskere betragter dog disse målinger som rimelig robuste og bevisførende.

Objekter som aktive galaksekerner og kvasarer har i nogle tilfælde så kraftige radio-jets, bestående af elektroner der er accelererede til relativistiske hastigheder fra et lille centralt område i galaksen, blot lys-timer stort. Elektronerne udsendes til afstande på flere gange galaksens størrelse. Det er en enorm energi, der skal til fra et meget lille kompakt område. Vi kender ikke noget andet, der kan klare den opgave end et sort hul.

Placering af Cygnus X-1 på himlen

Man skal være lidt påpasselig med at sige, at vi ikke ved med sikkerhed at sorte huller eksisterer, blot fordi vi ikke kan tage et spektrum af det, eller få en bid af det. Det er bestemt ikke gældende, at forskerne tror på eksistensen, fordi man ikke kan modbevise, at de ikke findes. For man kan argumentere at rigtig mange ting indenfor astronomien og kosmologien, så ikke kan eksistere. Nogle ting er meget sværere at bevise direkte, og manglen på modbevis er vores eneste våben. Men det mener jeg bestemt ikke gælder for sorte huller.

Cygnus X-1

Nuvel, der er faktisk huller i vores viden om fysikken inde i sorte huller, og hvad der sker med den masse og energi, der falder deri, men bortfejer jo ikke deres eksistens.

Jeg håber, at dette kan hjælpe - eller har jeg misforstået argumentet om, at det kun er en teori uden observationelle beviser?

Med venlig hilsen
Marianne Vestergaard