Reissnerin-Nordströmin mustat aukot

Reissnerin-Nordströmin mustat aukot ovat sähköisesti varautuneita. Niissä on kaksi tapahtumahorisonttia. Mitä suurempi sähkövaraus mustalla aukolla on, sitä lähempänä ovat tapahtumahorisontit. Jos sähkövaraus on suuri saattavat tapahtuhtumahorisontit hävitä kokonaan. Jäljelle jäisi vain singulariteetti. Tapahtumahorisonttien ylistyskohdissa aika ja avaruus vaihtavat paikkaa, koska tapahtumahorisontteja on kaksi, jälkimmäisen tapahtumahorisontin jälkeen aika ja avaruus ovat normaaleja. Niillä ei ole lainkaan pyörimismäärää, joten tällaiset aukot mahdottomia.

Reissnerin-Nordströmin musta aukko

https://fi.wikipedia.org/wiki/Gunnar_Nordstr%C3%B6m

Cygnus X-1

Cygnus X-1 on yksi parhaiten dokumentoiduista mahdollisista mustista aukoista. Se on myös kirkkain pysyvä röntgensäteiden lähde taivaalla.
Cygnus X-1, toiselta nimeltään Joutsen X-1, sijaitsee noin 6070 valovuoden päässä. Se on huomattu sijaitsevan Joutsenen tähdistön suunnalla. Cygnus on yksi ensimmäisistä mahdollista mustista aukoista.

Greenwichin kuninkaallisessa observatoriossa työskennelleet Paul Murdin ja Louise Webster kuitenkin tunnistivat Cygnuksen seuratähden aivan tavalliseksi superjättiläiseksi. Tämä seuratähti on nimeltään HDE 226868, ja se on sininen jättiläinen. Cygnus kiertää seuratähteään ja näiden kahden välille on jäänyt kertymäkiekko.

Cygnuksen massan uskotaan olevan melkein 15 kertaa oman Aurinkomme massa verran, mikä on aivan liikaa jopa neutronitähdelle. Neutronitähden massa ei voi olla yli kolminkertainen Auringon massaan verrattuna. Tämä on yksi syy, jonka takia Cygnus X-1:n arvellaan olevan musta aukko.



 Taiteilijan näkemys Cygnus X-1:stä.


http://www.seepia.org/html/seepia2/musta_aukko/musta_aukko.shtml
https://fi.wikipedia.org/wiki/Cygnus_X-1

Mustien aukkojen havaitseminen

Mustan aukon havaittaviin ominaisuuksiin ei vaikuta laisinkaan se, mistä aineesta aukko on muodostunut. Tähden luhistuessa paljon informaatiota tuhoutuu, esimerkiksi ainekoostumus. Tapahtumahorisontin taakse katoaa tähden magneettikenttä.
Mustan aukon kolme havaittavaa ominaisuutta ovat impulssiomomentti, massa ja sähkövaraus.

Pyörimisliike on tähdille tyypillistä, joten mustat aukotkin todennäköisesti pyörivät.Luhistuneiden tähtien pyörimisnopeudet ovat huomattavan suuria, koska niiden impulssiomomentti säilyy.

Kaksoistähtijärjestelmissä mustan aukon havaitseminen on helpointa. Jos mustan aukon lähellä ei ole tähtiä, kaasulevyn syntymiseen ei ole tarpeeksi ainetta ja mustan aukon havaitsemisesta tulee hankalaa.




Mustan aukon pyörimistä kuvaava kuva.



http://www.astro.utu.fi/zubi/star/xbhole.htm
http://www.seepia.org/html/seepia2/musta_aukko/musta_aukko.shtml

Mitä mustan aukon sisällä tapahtuu? -teoria

Mustan aukon sisällä eivät päde fysiikan lait. Mustan aukon pohjalla on singulariteetti, jonka vetovoima on ääretön. Kun saapuu mustalle aukolle, on mahdotonta kääntyä takaisin. Mustan aukon vetovoima on niin suuri, ettei edes valonnopeuteen kiihtynyt avaruusalus pysty pakenemaan mustan aukon vetovoimaa. Syvällä aukon sisällä ei toimi enää teoreettiset menetelmät, koska ne eivät käsittele äärettömiä vetovoimia.

Mustan aukon sisällä oleva singulariteetti vetää puoleensa valon nopeudella. Juuri ennen tapahtumahorisonttia vauhti ja aika hidastuvat. Kun aika hidastuu vetovoiman kasvaessa, nimitetään sitä gravitaatioaikadilataatioksi.

Kun on päässyt tapahtuma horisontin toiselle puolelle, alkaa tippua vapaasti kohti singulariteettia. Pidemmällä mustan aukon sisällä kaareutuu avaruus niin paljon, että valonsäteet kääntyvät takaisin päin. Siellä alkaa nähdä heijastuksia.

Vauhti alkaa kiihtyä. Säteilykin kiihtyy, joten musta aukko saa lisää energiaa ja sen aallonpituus lyhenee. Ensin se muuttuu ultravioletti säteilyksi, sitten röntgensäteilyksi ja lopulta gammasäteilyksi. Sen jälkeen kaikki hajoaa kvanttivaahdoksi. Luultavasti kvanttivaahto alkaa kasvattamaan mustan aukon massaa.
Singulariteetista saattaa päästä toiseen universumiin.

Mustan aukon on epätodennäköistä, sillä ensin sinun täytyisi päästä avaruuteen ja matkata mustan aukon luokse.




http://www.tiede.fi/artikkeli/jutut/artikkelit/syoksytaan_mustaan_aukkoon

Erilaiset mallit

Aukon sisällä vallitseviin olosuhteisiin vaikuttaa aukon matemaattinen malli, jolla aukkoa kuvataan. Mallintamista vaikeuttaa myös se, että singulariteetin luonnehtimiseen tarvitaan niin sanottua kvanttivoimaa. Tälle kvanttivoimalle ei ole vielä kehitetty toimivaa teoriaa.

Mustista aukoista on olemassa kolme erilaista tyyppiä, paikallaan pysyvä Schwarzschild, pyörivä Kerrin aukko ja sähkövarauksinen Reissnerin-Nordströmin aukko. Viimeisenä mainitun, eli Reissnerin-Norströmin aukon, ei oleteta vastaavan todellisuutta.
Schwarchild on mustien aukkojen malleista yksinkertaisin. Sen tapahtumahorisontti sijaitsee siinä kohtaa, että sen jyrkkyys estää valonkin pakenemisen mustasta aukosta. Schwarchildin singulariteetin ja tapahtumahorisontin välissä on pelkkää hurjasti kaareutunutta ja tyhjää avaruutta ja luhistuneen tähden tyhjää seinämää.

Seuraavasta tekstistä voit lukea, mitä Schwarchildin mustassa aukossa teoriassa tapahtuisi, jos sinne joutuisi.




Musta aukko imee sisäänsä kaikkea, jopa valoa.

http://www.tiede.fi/artikkeli/jutut/artikkelit/syoksytaan_mustaan_aukkoon

Mustan aukon rakenne

Tapahtumahorisontiksi kutsutaan mustan aukon rajapintaa, jonka takaa mikään hiukkanen ei voi paeta. Siellä oleva pakonopeus ylittää valonnopeudenkin.
Pyörivällä mustalla aukolla on toinenkin tapahtumahorisontti, jota kutsutaan ellipsin muotoiseksi stationaarisyysradaksi. Sen radan rajan toisella puolella aine ei voi pysyä levossa, vaan musta aukko imaisee sen sisäänsä.
Ergosfääri on stationaarisyysrajan ja tapahtumahorisontin välissä oleva alue. Jotkin sinne joutuneet aineet saattavat sinkoutua ulos.

Teoreettinen astrofysiikka tukee myös teoriaa ''alaston singulariteetti''. Tälläinen singulariteetti syntyy, kun mustan aukon pyörimisnopeus ylittää Schwarzschildin säteen kohdalla valon nopeuden. Tällöin tapahtumahorisontti repeää, ja paljastaa sen sisällä olevan singulariteetin.

Tässä kuvassa musta aukko on imemässä materiaalia kohti keskustaansa.


Teoreettisessa astrofysiikassa on myös toinen teoria, ''valkoinen aukko''. Näiden ''valkoisten aukkojen'' olemassaolosta ei kuitenkaan ole mitään varmaa havaintoa. Valkoinen aukko olisi mustan aukon vastakohta, joka vastakohtamaisesti sylkisi ulos valoa ja energiaa, mahdollisesti toisesta maailmankaikkeudesta. Valkoisen aukon ratkaisu on kuitenkin epäfysikaalinen, koska se ei voi syntyä tähden räjähtämisestä ja sillä olisi äärettömän pitkä historia.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Musta_aukko

Miten mustat aukot syntyvät?

Kaikki mustat aukot ovat olleet joskus tähtiä. Tähti luhistuu mustaksi aukoksi, jos sen säde alittaa tietyn tunnetun matkan, Schwarzschildin. Tämän etäisyyden sisäpuolella aika-avaruus on niin kaareutunut, että jokainen valonsäde pyrkii keskustaa kohti. Ja koska mustasta aukosta pääseminen vaatisi valoa nopeamman liikkeen, kaikki Schwarzchildin sisällä luhistuu keskustaan, eli mustaa aukkoa kohti. Mustat aukot ovat siis muodostuneet tähden supernovaräjähdyksen myötä.

Kuvassa on nähtävissä sen keskus ja sen ympärillä oleva
planetaarinen sumu.


Joittenkin galaksien ytimissä on mustia aukkoja, jotka eivät ole syntyneet tähden räjähdyksestä. Tälle syntymekanismille ei vielä ole selitystä, mutta kaksi teoriaa on jo keksitty. Toinen teoria olisi, että musta aukko olisi syntynyt alkuräjähdyksen yhteydessä tai, että ne ovat syntyneet galaksien syntymisen yhteydessä. Näitä teorioita sanotaan syntyteorioiksi. Myös niiden yhdistelmää on tarjottu syntyteoriaksi. Arvellaan, että mustat aukot menettävät massaansa Hawkingin säteilynä.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Musta_aukko