Sort hul

Der findes flere forskellige typer sorte huller, og de kan alle beskrives ud fra tre egenskaber: masse, rotation og ladning. Det mest simple er et Schwarzschild sort hul, der har ingen rotation og ladning.^[2]

Begivenhedshorisonten

Begivenhedshorisonten er der, hvor selv ikke lys kan slippe ud af det sorte huls massive tyngdefelt, hvilket også gør det umuligt for information at komme ud igen, hvis det først har passeret begivenhedshorisonten. Det er også derfor, de har fået navnet "sorte huller", fordi de ikke kan observeres, hvilket gør dem helt sorte.^[2]

Indenfor det sorte huls begivenhedshorisont, falder rumtiden hurtigere indad end "lyset" - eller rettere lysets hastighed i vakuum.^[12]

Det sorte hul har principielt ikke nogen udstrækning, idet alt her er samlet i et enkelt punkt. Men det sorte huls størrelse/masse kan betegnes ved dets begivenhedshorisont, som udgør grænsen for, hvornår en begivenhed kan undslippe det sorte hul. Således er det sorte hul karakteriseret ved, at ekstrem meget masse er presset sammen på meget lidt plads (eller ingen plads).^[5]

Radiusen af begivenhedshorisonten, også kaldet Schwarzschild-radiusen, kan beregnes for et Schwarzschild sort hul (ikke-roterende) ved

${\displaystyle r_{s}={\frac {2GM}{c^{2}}},}$

hvor ${\textstyle G}$ er gravitationskonstanten, ${\textstyle M}$ er massen af det sorte hul og ${\textstyle c}$ er lysets hastighed.^[2]

Singulariteten

Al massen i et sort hul bliver samlet i et punkt kaldet singulariteten, singulariteten har ingen størrelse, men indeholder al massen fra det sorte hul. Den kommer ud fra løsningerne af Albert Einsteins generelle relativitetsteori, som et punkt hvor generel relativitetsteori bryder sammen.^[2]

Ergosfæren

Ergosfæren er en region ved et Kerr sort hul (roterende), mellem begivenhedshorisonten og en grænse kaldet den statiske grænse, hvor alt bliver tvunget til at rotere med rundt, så ingenting kan stå stille, heller ikke lys. Rotationen er så kraftig tæt på begivenhedshorisonten, at et objekt skal bevæge sig med mere end lysets hastighed, i modsat retning, for at stå stille.^[2]

Sorte huller deles i tre grupper:

1. Sorte huller med en størrelse som atomers med en masse på omkring det, der svarer til et stort bjerg. Disse kaldes også oprindelige sorte huller (af primordial black holes).^[13]
2. Sorte huller med masser som stjerners.
3. Sorte huller som har masser som milliarder af stjerner kaldes massive sorte huller (MBH). De formodes at være i centrum af aktive galakser og almindelige galakser.

Første gruppe

Forventes at være skabt i det tidlige univers, kort efter Big Bang.^[13]

Anden gruppe

Den første kategori er "slutresultatet" af en stor stjernes voldsomme undergang i en supernova-eksplosion af typerne Ib, Ic II, IIL, IIP eller IIn eller af et sammenstød mellem 2 neutronstjerner eller 2 hvide dværge. Herved kollapser stjernens indre dele til et punkt, hvor tyngdekraften overvinder alt andet, herunder det udadrettede tryk, som det komprimerede stof udøver.Det sorte hul bliver dannet ved at alle neutroner samles på et sted og laver et så stor pres at der skabes et sort hul som er ugennemtrængelig.

Tredje gruppe

Den anden kategori findes i gamle galakser, hvor mange store stjerner har haft tid til at "leve deres liv" og ende som sorte huller: Disse sorte huller falder sidenhen sammen til endnu større sorte huller.

Et sort hul er ikke nødvendigvis "endestationen" for stjernernes stof. Stephen Hawking brugte i 1973 Werner Heisenbergs såkaldte Heisenbergs ubestemthedsrelationer til at opstille en teori, hvori masse kan "undslippe" det sorte hul. Denne effekt er ifølge teorien mere intensiv for små sorte huller end for større, så hvis teorien holder, vil sorte huller "fordampe", først langsomt, men sidenhen hurtigere og hurtigere. Jf. teorien, udsender de sorte huller altså en stråling kaldet Hawkingstråling.

I januar 2014 offentliggjorde Stephen Hawking en artikel Information preservation and weather forecasting for black holes^[14], hvori Hawking argumenterer for, at den traditionelle definition af sorte huller, som steder med en veldefineret grænse, hvorfra intet undslipper, muligvis ikke er en korrekt beskrivelse af fænomenet, idet definitionen strider mod kvantefysikken. Ifølge Hawkings teori er grænsen for sorte huller ikke definitiv, men derimod tilsyneladende, hvilket muliggør, at i princippet hvad som helst kan komme ud af et sort hul, herunder også information.^[15][16] Hawkings artikel har ikke været gennem peer review, hvorfor artiklen (endnu) ikke har været systematisk bedømt af andre fysikere.

I juli 2021 publicerede Albert Sneppen (i bl.a. Scientific Reports) en matematisk formulering af, hvordan lys afbøjes og indfanges omkring sorte huller og derved kan komme til at fungere som en spejlning af Universet.^[17] Spørgsmålet om, hvordan lyset afbøjes nær sorte huller, har været en uløst gåde for forskere i flere årtier.^[18] Sneppens formel skabte øjeblikkelig international opmærksomhed.^{[19][20][21][22][23][24][25]}

• Preon-stjerne
• Q-stjerne
• Rumtid
• Hændelseshorisont

Wikimedia Commons har medier relateret til: Sort hul

• Einstein skal kaste lys over sorte huller. Videnskab.dk
• De første sorte huller levede af gas. Videnskab.dk
• Stor gassky på kollisionskurs med Mælkevejens sorte hul. Videnskab.dk
• Rekordtunge sorte huller
• 5.11.2003, Ing.dk: Varm gas set falde i Mælkevejens sorte hul (Webside ikke længere tilgængelig) Citat: "...Teorien siger, at et sort hul kun har masse, rotation og elektrisk ladning..."
• 10,000 Stellar-Mass Black Holes Exist in Milky Way’s Central Region, Astronomers Say. Sci News 2018
• 2004-04-02, ScienceDaily: Radio Astronomers Lift 'Fog' On Milky Way's Dark Heart; Black Hole Fits Inside Earth's Orbit
• 29 October 2003, PhysicsWeb: A new spin on black holes
• 2005-01-13, Sciencedaily: Going Beyond Einstein: Spacetime Wave Orbits Black Hole Citat: "...Near the black hole, gravity is rather intense, but light still can muster an escape by climbing out of the black hole's gravitational "well," losing energy during the climb...In that case, the low-frequency QPO flickering is caused by the fabric of space itself churning around the black hole in a wave..."
• 2002-01-25, Sciencedaily: Black Hole Mystery Mimicked By Supercomputer Citat: "..."In this case, jets of pure electromagnetic energy are ejected by the magnetic field along the north and south poles above the black hole," Meier added. "The jets contain energy equivalent to the power of the Sun, multiplied ten billion times and then increased another one billion times."..."
• black hole Arkiveret 12. april 2003 hos Wayback Machine
• Advanced Science: Black Holes
• NASA, 11/19/02, Chandra makes first positive I.D. of active binary black hole Arkiveret 16. juni 2006 hos Wayback Machine
• NASA, 10/03/02, Chandra captures evolution of black hole X-ray jets Arkiveret 26. juni 2006 hos Wayback Machine
• NASA, 09/12/02, Chandra finds surprising black hole activity in old galaxies Arkiveret 26. juni 2006 hos Wayback Machine
• ScienceDaily, 2003-06-20, A First Look At The Doughnut Around A Giant Black Hole
• Stanford, Dr. Sten Odenwald, Special & General Relativity Questions and Answers:
• How do you really know that the limits to general relativity for strong fields are set inside black holes?