Någon som är bra på astrofysik och strålning?

Tänk er ett supermassivt svart hål (>10^6 solmassor) som har en eller flera stjärnor i bana runt sig, vilket skapar en kvasar. Jag vet att strålningen som avges spänner över hela spektrat, men finns det något som kan påverka hur mycket som avges av en viss sorts strålning? Närmare bestämt, finns det något som skulle göra att kvasaren avger en större mängd gammastrålning än normalt? Jag tänker på saker som det svarta hålets massa, storleken på stjärnorna, deras avstånd till det svarta hålet osv.

Du ska få ett någorlunda kort svar (som kanske inte är vad du egentligen vill veta), så kan du få ställa följdfrågor som jag kan försöka besvara.

En kvasar är en galax (inte "en eller ett par stjärnor"), som mycket riktigt har ett supermassivt svart hål i mitten. Men det har också nästan alla andra galaxer. Vad som är speciellt för en kvasar är att det svarta hålet har bildat en så kallad ackretionsskiva av material som dras in i det svarta hålet, samtidigt som en otrolig mängd energi utvecklas. En jetstråle skickas ut i skivans rotationsaxels riktningar. Detta svarta hål kallas en AGN - Active Galactic Nucleus.

Dessa galaxer kallas aktiva galaxer, och delas in i en mängd olika subklasser (Seyfert I, Seyfert II, kvasarer, BL Lac, blazar, radiogalax, osv). Dessa indelningar beror på vilken strålning som finns (radio, gamma, vissa spektrallinjer, osv). Huvudsakligen tror man dock att alla är ungefär samma sak, bara sedda från olika håll. Om man tittar rätt ner i jetstrålen så ser man helt enkelt mer gamma- och röntgen än om man ser den från sidan.

Alltså, strålningen från en aktiv galax beror till största delen på betraktningsvinkeln. Men givetvis har galaxens uppbyggnad också betydelse.

Ska man vara helt korrekt så är väl kvasaren själva den aktiva galaxkärnan; galaxen är ju en aktiv galax, inte en kvasar?

Hur som helst, hur liten kan ackretionsskivan vara för att en kvasar skall kunna bildas, det vill säga när når man en undre gräns för den mängd av materia som det svarta hålet behöver för att en kvasar skall kunna bildas?

Och en följdfråga kanske: om vi tänker oss att det inte är en kvasar, utan "bara" ett supermassivt svart hål som färdas genom rymden och snappar upp materia på vägen, kommer det fortfarande att avges gammastrålning när materian sugs in i det svarta hålet? Och i så fall, på vilket avstånd från jorden börjar gammastrålningen bli farlig för oss?

Man är nog lite slarvig med denna definition, eftersom man oftast inte är så intresserad av resten av galaxen. Därför sätter man ofta likhetstecken mellan kvasaren och hela galaxen. Ofta pratar man om AGN-galaxer (galaxer med en aktiv galaxkärna).
Kvasar står ursprungligen för kvasistellärt objekt eller kvasistellär radiokälla, och är en ovanligt stark AGN.


Alltså, det här blir nog en fråga om definitioner. Jag ska ärligt säga att jag inte har något bra svar.

Till att börja med så vet man inte exakt hur AGN:er skapas. Det forskas mycket på det, det är inte mitt fält, även om jag hållit på med ett inte helt orelaterat fält.

Sen vill jag poängtera att ackretionsskivor inte bara finns runt supermassiva svarta hål, utan även kan finnas runt vissa stjärnor (tänk supernova typ Ia). Men i alla fall, kvasarer. En kvasar är ju mer energirik än en vanlig AGN, man brukar säga att en typisk kvasar har en effekt på 10^40 Watt. Den behöver konsumera ungefär 10 solar om året för att kunna fortsätta med den luminositeten. Och med tanke på att man räknar med att kvasarer brinner i några miljarder år så blir det tiotals miljarder solmassor som behöver tillföras. De behöver ju dock inte finnas i ackretionsskivan samtidigt, men de måste ändå tas någonstans ifrån.

En intressant sidodetalj är att sådan ackretion är den mest energieffektiva process vi känner till - den optimalt kan omvandla 20-25% (i den storleksordningen, i alla fall, minns inte exakt siffra nu) av massenergin (E=mc^2) till strålningsenergi. Detta att jämföra med kärnfusion och -fission, som aldrig har en högre effektivitet än 1-2%.


Supermassiva svarta hål färdas inte helt random genom rymden (så vitt vi vet). De finns i galaxers centrum. Men om vi hade ett sånt hål på vift (eller ett vanligt snällt supermassivt svart hål i centrum på en vanlig galax), så hade det sannolikt sänt ut en del röntgen- och gammastrålar när det snubblade över ett gasmoln eller en stjärna. Vintergatans centrum är en stark röntgenkälla.

Hur avlägset gammastrålningen blir farlig för oss beror naturligtvis på hur stark den är, så jag har inte något bra svar.

Jag vet att jag inte besvarat alla dina frågor, och många av dem tror jag inte någon kan besvara. Jag tycker i alla fall jag har gjort ett gott försök. Kanske kan någon annan fylla i några av mina luckor?

Jodå, sådana svarta hål har både simulerats och senare hittats: http://www.sciencedaily.com/releases/2007/05/070529155041.htm

http://www.sciencedaily.com/releases/2010/05/100510075523.htm

Tack så hemskt mycket ändå för all information. Jag håller på att skriva lite science fiction, och eftersom jag är ett stort fan av hard science fiction så krävs det lite research innan jag kan påbörja själva skrivandet.

Det var nytt för mig. Intressant. Jag tillåter mig dock vara lite återhållsam tills de upptäcks i större mängd och bekräftas av fler.


Haha... låter kul. "Oh no, we see the supermassive black hole approaching on our X-raydar, what are we going to do??"

Jag kikade lite på journal-artikeln som var länkad från den senare av dina länkar. Där ser man att effekten från deras misstänkta objekt (vi ska vara tydliga med att de faktiskt inte vet exakt vad det är, men det skulle kunna vara ett supermassivt svart hål på drift) är 2.2e41 erg/s i intervallet 0.3-8 keV. Det är enkelt att räkna ut vad flödet skulle bli på ett visst avstånd från objektet, och detta kan man sedan jämföra med lämpliga värden för stråldoser för att ta reda på hur nära man inte vill vara.

Nja, inte riktigt så, kanske. Jag försökte hitta ett scenario där stora delar av mänskligheten måste lämna jorden, och då kom jag att tänka på svarta hål som färdas genom rymden, vilket i sin tur fick mig att tänk på kvasarer och strålning, eftersom en rejäl dos strålning skulle kunna utrota allt liv på jorden. Och med tanke på att det verkar som att svarta hål kan färdas i upp till 4 000 km/s genom rymden så skulle det "bara" ta 75 år för ett sådant svart hål att färdas ett ljusår. Om hålet skulle upptäckas när det tar med sig Rigel Kentaurus på sin väg mot jorden så skulle det alltså "bara" vara tal om runt 300 år innan jorden dras ur sin bana, och mindre än så innan strålningen tar död på allt liv, givet att gammastrålningens riktning är något sånär åt jordens håll.

Hålet skulle upptäckas lååångt tidigare än så, om inte astronomi är en glömd vetenskap.

Jahapp, då stryker vi den idén. Någon som kan komma på ett annat scenario som är vetenskapligt möjligt? Jag vill helst undvika den uttjatade "människan har förstört miljön"-klichén.

Jag har försökt hitta något som skulle kunna öka solens solfläcksaktivitet, och på så sätt gradvis utsätta jorden för en strålning som till slut blir för kraftig för att liv skall vara möjligt. Man har ju hittat solcykler, elvaårscyklerna är väl de mest kända, men även längre cykler har hittats (Gleisbergs 88-årscykel till exempel). Men för att solen skall ha en cykel med återkommande mycket hög solfläcksaktivitet så skulle den cykellängden behöva vara runt 3,5 miljarder år, annars skulle den ha utrotat allt tidigt liv på jorden.

Det här var svårare än jag trodde.

Är den stora asteroiden också för uttjatad? Eller inte tillräckligt farlig?

En supernova tillräckligt nära? Just nu har vi inga tillräckligt farliga kandidater (Betelgeuse skulle bli en fin syn, men knappast vara farlig, t ex), men en kandidat för supernova av typ Ia är inte helt enkel att upptäcka.

Ja, asteroiden har blivit använd lite för ofta, tycker jag, det riskerar att bli lite "Armageddon" över det hela. En supernova är ju en tanke, jag tänkte även på en gamma-ray burst från två kollapsade stjärnor som kolliderar med varandra. En stjärna som kollapsat men inte haft den massa som krävs för att bilda ett svart hål är ju väldigt svår att upptäcka, så det kanske inte sker förrän det är för sent.

Jag har även funderat på att använda en magnetic field reversal (ursäkta engelskan, jag är bara så van att skriva och samtala på engelska att jag inte riktigt vet vad en del saker heter på svenska), alltså när jordens magnetfält i stort sett försvinner och polerna byter plats. Vi vet ju att det brukar ta något hundratal år för jordens magnetfält att gå från normalt till att nästan vara helt borta, för att sedan gradvis återkomma.

Det är ju inte svårt att tänka sig att den ökade strålningen från solen - till följd av att jordens magnetfält försvagats - bryter ned ozonlagret helt, vilket skulle lämna jorden i princip oskyddad även när magnetfältet byggts upp igen.

Ytterligare ett scenario är ju - även om jag personligen tycker att det är lite tråkigare - en jättevulkan. Man tror att en gigantisk vulkan i det som idag är Sibirien orsakade Perm-Trias-utdöendet för 250 miljoner år sedan, vilket är den mest omfattande massdöden i jordens historia. 1 500 000 km² täcktes av ett lager basalt som var flera kilometer tjockt; de basaltlager man känner till är mellan 2 000 och 10 000 meter tjocka. Ett sådant utbrott skulle betyda död för större delen av jordens befolkning, och skulle med största sannolikhet helt förstöra jordens ekosystem.

Nu blev det här långt, jag bara spånar för att försöka komma på ett troligt och vetenskapligt plausibelt scenario. Vem som helst får mer än gärna komma med synpunkter och förslag, för jag är ingen expert på något av dessa områden, jag är bara en lekman som har ett väldigt stort intresse för alla former av vetenskap.