Ställ era random astronomifrågor

Ett par blandade svarta hål-frågor:

- hur vet man att det innanför händelsehorisonten är ett "svart hål" med en singularitet? Tänk om det strax under händelsehorisonten (tänk 5% in på hålets radie) bara är en supermassiv himlakropp med så stark gravitation och rotation att även när stora objekt sugs in (som t.ex. en stjärna) så smetas den blixtsnabbt ut runt om kroppen för att balans skall uppnås? Då behövs ju ingen singularitet?

- säg att jag lägger mig i omloppsbana en meter utanför händelsehorisonten. Min hastighet måste ju då i sidled vara nära c för att jag inte skall falla in, inte sant? Så fort jag doppar tån över händelsehorisonten så kommer jag obönhörligen att följa med hela jag. Men nu blir det intressant: övergången borde bli tämligen odramatisk med tanke på min orbitala hastighet, inte sant? En litet lugnt sug ner i det svarta bara, och inget kan hålla mig tillbaka. Men nån spagetti borde det ju inte bli tu tal om, eftersom jag slungas utåt av min kraft i sidled, vilket ju inte borde upphöra bara för att jag glider över horisonten?

- matematiken säger ju att tiden, åtminstone för en betraktare utanför hålet, går baklänges innanför horisonten. Så, om jag doppar tån först och sugs in på några sekunder i exemplet ovan, hur kommer mina ben uppleva tiden kontra min skalle som fortfarande är utanför horisonten tills det med åker in?

- energin från svarta hål försvinner genom Hawkingstrålning. Men om man skulle leda in jetströmmarna genom ett 180-gradersrör tillbaka in i hålet, vad händer då? Evighetsmaskiner tillåts ju inte existera, men det borde ju ge hålet energi nog för att fortsätta existeria i oändlighet?

Bah. Hawking sa ju för länge sedan att han tog tillbaka att strålningen kom inifrån och istället från separerade partiklar från horisonten. Glöm denna fråga, fel av mig.

När man kan skapa dessa är svårt att svara på. Vi kan gå in i hur mycket detaljer som helst, men för att vi ska kunna skapa svarta hål i LHC idag så kräver det att vissa förutsättningar är uppfyllda som vi saknar experimentella indikationer för. Som högre dimensioner med en viss geometri. Det mesta teoretiska pekar dit, varför vi skulle kunna skapa svarta hål redan idag då energinivåerna ligger i rätt område.
Så allt ifrån idag till jag har ingen aning. Om våra mest vedertagna teorier stämmer.
Stämmer de inte, och de högre dimensionerna antingen inte existerar, eller ser annorlunda ut än vi förväntat oss så kommer sannolikt inte LHC kunna skapa dessa. Då får vi hålla tummarna för nästa generations acceleratorer som är någon form av laserdriven accelerator.
Så det finns anledning att hålla koll i tidningarna redan nu. Personligen så är jag ganska optimistisk till att det kommer hända inom de närmsta åren.

"- vad innebär egentligen den förmodade singularieteten i hålet?"
Vad det "innebär" är nog en filosofisk fråga, men hur den "ser ut" har vi hyffsade teorier om. I all väsentlig mening så är själva singulariteten relativt okomplicerad och ointressant. Det är "bara" väldigt krökt rum med samma förhållanden som är applicerbart på teorierna om Big freeze och inflationsteorier. Det är rumtid som expanderar/kröker sig, och det är kvantfält med energier och det är sammanflätningar i rumtiden som gör vad sammanflätningar gör. Osv.
Det som är intressant är egentligen horisonten.

"- förstörs informationen eller smetas den, som Susskind tror, ut i 2D på innerväggen av horisonten?"
Susskinds teori är relativt allmänt vedertagen idag, så ska man tro på något så är det detta. Oavsett om Susskinds teori stämmer på pricken eller ej så förstörs aldrig information. Det är en naturlag likt att energi aldrig förstörs. (samma sak)
Hela ytan på ett svart hål är faktiskt 2d. Även om vi gärna vill tänka oss ett svart hål som något 3-dimensionellt så beskrivs det faktiskt bara av ytan, där utan är direkt proportionerligt mot dess massa/energi. Det som är intressant här är egentligen inte det faktumet, utan att våran, till synes 3D-värld kan beskrivas på en 2D-yta. Vilket lett tankarna vidare till att våra 3 rumsdimensioner skulle kunna vara 2 också. Men troligtvis så har Susskind rätt. Avbildningen sker dock inte på "innerväggen", utan på en yta som i all oändlighet närmar sig händelsehorisonten men aldrig kommer fram. På grund av relativism.

"- vad kvarstår när hålet strålat ut allt sitt innehåll?"
Strålning. Och rumtid. Energier i kvantfält och sådana saker. Det kommer vara dött då.

"- går tiden baklänges innanför händelsehorisonten som matematiken ger?"
I förhållande till vad? Men nej. Det är lite tekniskt, men det beror på samma sak som att stjärnor och planeter i vårat universum som är tillräckligt långt bort från oss för att färdas i c från oss, inte rör sig bakåt i tiden.

"- öppnas ett vitt hål i andra änden?"
Absolut ingenting tyder på detta. Det finns matematiska modeller som kan beskriva en sådan mekanism, såklart, men det finns ingen anledning att tro det.

"- kan man skicka in en kamera som spelar in förloppet så att man sedan kan återskapa delar av informationen som spelats in genom att fånga upp strålningen från hålet?"
I teorin ja, i praktiken absolut inte. Det har med att göra att informationen inte går förlorad, så Hawkinsstrålningen kommer att ge oss informationen om det som är på insidan av det svarta hålet, men informationens oordning är så enormt stor att det är praktiskt omöjligt.

"- överleverer flercelliga organismer om man skjuter av dem in i hålet tills dess hålet "upphört"?"
Nej.

"- uppstår verkligen spagetti-effekten efter händelsehorisonten eller går det lika lugnt till bakom som framför gränsen (nåja, lugnt är det kanske inte, men i alla fall ingen drastisk förändring för det som trillar över kanten)?"
Det beror på hur stor man är i förhållande till det svarta hålet. Är du väldigt liten och hålet är väldigt stort och du faller in i det svarta hålet så märker du ingenting när du passerar horisonten. Det är lugnt. Om förhållandena är sådana att spagettifieringen sker så sker den innan händelsehorisonten, sett ur ditt eget perspektiv. Sett ur en utomståendes perspektiv så kommer du bara närma dig horisonten långsammare och långsammare och aldrig riktigt nå dit.

"Finns det några artiklar om forskning på detta, eller är det för avlägset eller för sci-fi för att någon skall ha tagit i saken seriöst?"
Mängder.


Därför att kraften som håller isär energier är mindre än gravitationskraften. Om kraften som håller isär en elektron och en proton är 1 så är gravitationskraften 2.

Nae. Du tänker på klassisk mekanik, och detta är relativistisk sådan. Om du färdas ut från ett svart hål i 0,99c, men dras in i >c så kommer du dras in i det svarta hålet oändligt snabbt. Det kliar i fingrarna att vilja säga att ett litet svart hål inte är lika djupt som ett stort svart hål, och det kliar i fingrarna att säga att hastighetsvektorn är mindre in i ett litet hål än ett stort, men så är det inte eftersom det är en singularitet däri. Det blir oändligheter av allt.

Det sista du nämner svarade jag på ovan, men det har med "proper distance" och "proper time" att göra. Denna tidseffekt är inte applicerbar när det är rummet i sig som expanderar.

Det har man gjort! Japanska JAXA byggde en centrifugeringsmodul för ISS:
https://en.wikipedia.org/wiki/Centrifuge_Accommodations_Module

P.g.a. språkförbistring eller vad förklaringen kan vara så kom man på, först när den nästan var färdig år 2005, att ISS är ju ett laboratorium för att studera just viktlöshet. En tung spinnande centrifug skulle ruska om hela ISS så att inga viktlöshetsexperiment, som att bygga perfekta kristaller, kan genomföras där och hela ISS förlorar sitt syfte. Så den modulen är på ett muséum i Japan nu.

Jag tycker det vore konstigt ifall det skulle hjälpa skelett och muskler att ligga ned i en centrifug. Om man ska ha en centrifug istället för att rotera hela rymdskeppet, så borde väl den vara gymmet där man tränar stående. Jag har för mig att de kommit fram till att man måste träna nåt i stil med 6 timmar om dygnet för att helt kompensera muskler och skelett för viktlösheten. Av förståeliga skäl är det psykologiskt svårt att leva så i ett halvår och bara en (kvinnlig NASA) astronaut ska ha följt den ordinationen. Annars är det väl 2 timmar om dagen som är standard, men det sägs att det fuskas mycket även med det. Astronauterna själva verkar inte tycka att muskel- och benförlust är ett allvarligt problem.

Och varför behövs egentligen en centrifug? Bara man har utrymme (som Skylabs 6.6 meters diametercylinder eller en Bigalow Ba330) så borde man i viktlöshet kunna hålla i en lina eller hålla ut en vikt på en pinne och sättas i rotation runt masscentrum av en kollega. Tim Peake gör kullerbyttor på ISS:
https://www.youtube.com/watch?v=2Lz5UeROyXM

En prototyp för ett Mars-skepp skulle skilja sig mycket från ISS. Både enklast och bäst kanske är att rotera hela rymdskeppet. Man kan t.ex. rotera en Dragon med en Progress fylld med sopor som motvikt i en lina till nästan ingen kostnad alls. Det kompakta ointresset för att ens en gång göra ett litet test med en centrifug eller roterande rymdstation, beror nog på att man lärt sig att det är riskfritt att spendera 6-9 månader i viktlöshet, och längre än så tar det inte att resa till Mars, och destinationer ännu längre bort får nästnästa generation bekymra sig över. (Fast jagl önskar de satsade på en tur till Mars månar först, och det vore hela 33 månader i viktlöshet, det kanske är för mycket och det är kanske inte mänskligt rimligt att kräva av någon att spendera 3 år i viktlöshet på ISS bara för att ta reda på om det är säkert, och sen vara diskvalificerad från Mars-turen p.g.a. skadorna).

Stort tack för dina svar och reflektioner.

Jag har också funderat mycket mellan de relativa likheterna/skillnaderna mellan ett svart håls horisont och händelsehorisonten för vårt observerbara universum, men jag kör in i hjärnsirap hela tiden. Svårt att jämföra. Kan du bidra med något här? Har likheter diskuterats? Följer de på något sätt samma principer utöver att båda inte tillåter att ljus kan passera p.g.a. gravitationen, även om den naturligtvis är mer koncentrerad i det svarta hålet? Kan man se rumsliga likheter? Kanske att det svarta hålet enbart är en express-variant av samma sak som universum-horisonten (särskilt när man tänker i termer av holograms-teorin).

Otydlig fråga, för jag är väldigt otydlig i skallen, men jag ville i alla fall kolla om det tändes någon lampa nånstans.

Haha! Kul för den projektledaren, bara: eh, grabbar... Den hära miljardmojängen ni snickrar på....

Jag tänkte iofs på samma sak, att många av experimenten ska testas i just tyngdlöshet, men de kunde ju få nanna ibland tycker man. Visste inte att det skapade vibrationer.

Tack för svar!

Vad menas egentligen med flykthastighet? Man säger vardagligt att det är den fart man behöver för att lämna en himlakropp, t.ex. 11 km/s från jordens yta. Men eftersom gravitation verkar oändligt, så skulle man ju teoretiskt sett aldrig kunna lämna någon kropp, oavsett hastighet, om man inte tillför farkosten extra energi efterhand.

Betyder flykthastighet egentligen "Den hastighet som krävs för att lämna en himlakropp innan någon annan, ersättande gravitation, tar över (t.ex en stjärnas eller en galax)?

Det är den hastighet en kropp behövs skickas iväg med från en himlakropp om man inte vill att den ska ramla ner igen. Säg att du kastade iväg en boll från jorden är det väl 11 km per sekund den behöver för att slita sig från jordens dragningskraft, luftmotståndet inte inräknat skulle jag tro.

Har du en raket av någon sort så gäller inte detta då den har en egen motor som driver den från himlakroppen. Du skulle då teoretiskt kunna lämna jorden i vanlig promenadtakt om det vore så.

Likheterna som är, är att bägge då är horisonter i någon mening. I fallet med svarta hål så är horisonten som du vet väldigt skarp, och i fallet med det observerbara universumet så förändras detta avstånd, och denna horisonten är inte densamma för alla betraktare.
En annan likhet, eller skillnad beroende på hur man vill se det är väl att bägge har med rumtiden att göra. I fallet med ett svart hål så är det energi som kröker rumtiden, och i fallet med observerbara universum så är det expansionen som drar ut universum.
Det finns egentligen massor med skillnader som är mer eller mindre uppenbara. Rumtidens sammanflätning med sig självt tror jag inte beter sig likadant i ett svart hål som i det observerbara universumet eftersom i det observerbara så tror jag inte sammanflätningen är begränsad på samma sätt eftersom det vid varje lokal punkt går att ha kontakt med sin granne, medans i ett svart hål så tror jag inte dessa mekanismer är relevanta längre på grund av storheten i krökningen som jag tror drar ut rumtiden snabbare än vad en tidigare sammanflätning kan hålla "kontakt". Jag är väldigt osäker här. Det där med sammanflätning är jättesvårt, så någon annan kanske kan fylla i.

Det observerbara universumets horisont är bara våran horisont, så denna tillåter ljus att passera från någon annans perspektiv. Det beror som sagt var inte på gravitation heller utan på inflation. Detta gäller inte svarta hål där horisonten är densamma för alla.
Rumsliga likheter är väl att rummet i bägge fallen "dras ut" på något sätt. I universums fall så dras det ut "rakt ut", och i svarta hål så dras det ut genom att krökningen är oändlig.(eller 90 grader beroende på hur man vill se det)
Det finns stora skillnader mellan dessa två saker, så de är inte samma sak eller ens liknande egentligen. Men det finns nyanser som liknar varandra.

Däremot om vi ska spekulera kring att våra 3 rumsdimensioner egentligen är 2, då kommer likheterna att öka, men det kommer fortfarande finnas väsentliga skillnader. Så skilj dessa åt. Det är olika mekanismer bakom, själva fenomenen är olika varandra, men det finns vissa likheter.

Hej och tack för svar! Som jag skriver i min fråga är det just detta svar jag inte ser som fullständigt.

Som jag skriver: eftersom gravitationen verkar oändligt, så är inte svaret fullständigt. Visst, sparkar man i väg en boll i 11 km/s (luftmotstånd ej inräknat), så kommer den lämna jorden, men bara för stunden väl? Förr eller senare kommer den ju i en i övrigt tom rymd att återvända om gravitationen verkar oändligt, inte sant? Det tar bara mycket längre tid.

Eller är det så att bollens hastighet och massa överstiger gravitationen i takt med gravitationen avtar, så att den i balansen gravitation vs. hastighet/massa alltid (för evigt) har övertaget när man avser flykthastighet?

Tack för dina reflektioner, och det var i samband med ovanstående som poletten verkligen trillade ner. Så är det naturligtvis. Det är utökningen av rymd mellan mig och horisonten som är avgörande, inte gravitationen. Tack!

När du uppnått flykthastigheten kommer den aldrig tillbaka. Hastigheten går mot noll när avståndet gör det, man kan säga (lite felaktigt) att bollen får den relativa hastigheten 0km/s när den når oändligheten.