Straling black hole

[cock]

Opmerking moderator

Afgeplitst van Olbers' paradox

 
@ 317030

At the very center of this bulge is an intense radio source, named Sagittarius A*, which is likely to be a supermassive black hole that contains 4.1 million times the mass of our Sun.

Een zwart gat zendt dus blijkbaar niet alleen de (op hypothetische gronden gepostulleerde) Hawkingsstraling uit, maar ook de objectief waar te nemen radiogolven. Of heb ik het verkeerd voor en zijn het de sterren rond dit zwarte gat dat de radiogolven produceren?

[Bladerunner]

Of heb ik het verkeerd voor en zijn het de sterren rond dit zwarte gat dat de radiogolven produceren?
 

 
Materie dat in een zwart gat valt door het zwaartekrachtveld gaat straling uitzenden. Omdat de invallende materie een steeds hogere snelheid krijgt wordt een deel van de gravitatie energie omgezet in kinetische en hitte energie. De materie gaat dus allerlei straling uitzenden met een steeds hogere energie (zoals UV en gamma) totdat het de event-horizon is gepasseerd. Het is de oorzaak van de bekende 'jets' die via de polen van het gravitatieveld worden uitgestraald.
 
Het is dus niet het zwarte gat zelf maar de invallende materie die de straling uitzendt.

[cock]

De materie gaat dus allerlei straling uitzenden met een steeds hogere energie (zoals UV en gamma) totdat het de event-horizon is gepasseerd. (Bladerunner)

In het citaat is enkel sprake van radiogolven, niet van iets wat volgens uw uitleg lijkt op een zwarte lichaamsstraling.
Bovendien moet er wel weinig materie in het zwarte gat vallen,  anders zou de onmiddelijke buurt van het zwarte gat, bv. in het centrum van de Melkweg, heel veel licht produceren. Om bij de Melkweg te blijven, men ziet enkel ronddraaiende sterren op een afstand van de plaats waar men het zwarte gat vermoed. Hoeveel materie valt er zowat in een zwart gat van de Melkweg, heeft men daar een idee van?

[Michel Uphoff]

Actieve black holes zenden meestal elektromagnetische straling op allerlei golflengten uit. Hier een meting van de intensiteit van de e.m. straling van quasar 3C 297 op diverse golflengtes van Röntgen tot radiogolven:

 


Het black hole in het centrum van de Melkweg is nu nauwelijks actief. Af en toe wordt er een stralingsflits gedetecteerd als er een komeet of iets dergelijks in spiraalt, dat gebeurt zo'n 10 keer per jaar. Af en toe, als er wat groters in het black hole verdwijnt zijn de flitsen duidelijk sterker. Zo werd begin dit jaar een flits die enkele uren duurde en 400 keer sterker dan gemiddeld was waargenomen. Mogelijk diende een forse planetoïde als snack voor Sgr A*. 
 
Ruim een jaar geleden leek het er op dat een forse gaswolk (G2 genaamd) verorberd zou worden door het black hole dat dan stevig zou gaan stralen. Maar helaas gebeurde dat niet, omdat - waarschijnlijk - een ster in die wolk met haar gravitatie de wolk buiten de gevarenzone hield.

Juist 3 dagen geleden meldde Nasa dat de activiteit van Sagittarius A*, zoals het black hole wordt aangeduid na de passage van G2 wat actiever geworden is. De flitsen zijn toegenomen van 10 per jaar naar ongeveer 1 per dag (klik).

Dus een black hole kan zich volledig koest houden of extreem tekeer gaan en dan als een quasar gaan schijnen. Maar in het laatste geval gaat het dan vrijwel altijd om jonge black hole's in een jong heelal (dus op extreme afstanden). Ook daar is recent een uitzonderlijk exemplaar met een enorme vreetbui van gevonden, zie DIT topic.
 
Ook het zwarte gat in de Melkweg is miljoenen jaren geleden zeer actief geweest, mogelijk is er toen een ster verorberd. Twee enorme bellen gas, zogeheten Fermi bellen (5 jaar geleden met de Fermi gamma ruimtetelescoop ontdekt) getuigen van sterke jets die toen die materiebellen hebben geblazen. Nu bevinden ze zich tot 50.000 lichtjaar boven en onder de rotatie-as van de Melkweg, en nog steeds heeft het gas een snelheid van meer dan 3 miljoen kilometer per uur (klik). Uit de plaats van de bellen kan ook worden opgemaakt dat de rotatie-as van het black hole ongeveer evenwijdig met de rotatie-as van de Melkweg loopt, en eventuele jets kunnen de Aarde dan ook niet bereiken.
 

df3_fermi_bubble_art_labels 1588 keer bekeken

df1_fermi_all-sky_1-10_gev 1588 keer bekeken

Artist impression van de Fermi bellen en de Fermi opname. Bron: Nasa

[cock]

@ Michel,
Als een in een zwart gat vallende materie, EM-staling afgeeft, die ontsnapt is het dan zo dat
1. de EM-straling ontsnapt, omdat de massa omgezet wordt in straling of is het:
2. zo dat de massa in de zwaartekrachtsput valt, en de elektrische component vrij komt als EM-straling of is het:
3. geen van de bovenstaande?
 
Ik wil niet "of topic" topic gaan, maar de massa van een  zwart gat wordt berekend met de derde wet van Keppler. Ik hoop dat het zwarte gat ook niet rond een ander (groter) zwart gat draait. Ik meen, na de vorige topic over Keppler en misschien ten onrechte, dat dan kepplers wetten in die omstandigheden, niet altijd volledig correct toe te passen zijn

[Michel Uphoff]

Ik hoop dat het zwarte gat ook niet rond een ander (groter) zwart gat draait.

 
Dat zouden we waarschijnlijk merken aan de banen die de sterren rond het black hole duo draaien, of aan het Dopplereffect als we niet loodrecht op het omloopvlak van de massa's kijken.
 

Ik meen, na de vorige topic over Kepler en misschien ten onrechte, dat dan Kepler's wetten in die omstandigheden, niet altijd volledig correct toe te passen zijn.

 
Zolang er geen relativistische snelheden aan te pas komen, kunnen we prima met de klassieke mechanica uit de voeten. Als de Zon nu vervangen zou worden door een black hole van gelijke massa, wordt het koud en donker maar alle planeten en manen blijven onveranderd hun baantjes trekken.
 
Kom je echter zeer dicht in de buurt van een black hole, dan gaan de effecten van de relativiteit een steeds sterkere rol spelen. Zie ook dit topic.

[cock]

Drie vraagjes;
- Kan men het centrale Black hole van de melkweg beschouwen als het gemeenschappelijk massamiddelpunt van de materie (stof, planeten, sterren, eventuele donkere materie etc..) ?
- De zon draait voor zover ik weet rond het centrale Black hole van de melkweg, en dit aan een behoorlijke snelheid. Heeft dit een merkbaar effect op de waarnemeing van de positie van de zgn. vaste sterren buiten de Melkweg (die van de Melkweg blijkbaar niet, want die bewegen mee).
- In de tekst van Bladerunner (zie post 2) wordt energie omgezet in EM straling, (en ik veronderstel dat hij hier een algemeen aanvaard standpunt weergeeft, Wat schiet er dan nog over om in de black hole te vallen?

[Michel Uphoff]

Kan men het centrale Black hole van de melkweg beschouwen als het gemeenschappelijk massamiddelpunt van de materie

 
Kan men de Zon beschouwen als het gemeenschappelijk massacentrum van het zonnestelsel? Daarop was het antwoord nee. Hoewel de Zon door haar enorme massa zeer dicht bij dat centrum ligt, is ze niet het centrum. Hetzelfde gaat op voor Sgr A*. Het ligt waarschijnlijk zeer dicht bij het centrum, maar ze is het centrum niet.
 

De zon draait voor zover ik weet rond het centrale Black hole van de melkweg, en dit aan een behoorlijke snelheid.

 
Nee, de Zon draait zoals alle sterren rond het gemeenschappelijk massacentrum van de Melkweg, en dat doet ze met ruwweg 230 km/s.
 

Heeft dit een merkbaar effect op de waarneming van de positie van de zgn. vaste sterren buiten de Melkweg

 
Nauwelijks. Er zijn maar een paar sterrenstelsels dichtbij genoeg om er met de krachtigste telescopen individuele sterren in te kunnen onderscheiden. De Andromedanevel (2,2 miljoen lichtjaar weg) is daar een voorbeeld van:

andromeda 1588 keer bekeken

Individuele sterren in de buitengebieden van de Andromedanevel door de Hubble telescoop. Bron: Nasa
 
Tijdens een observatie over 10 jaar bijvoorbeeld, zou ons zonnestelsel 0,007 lichtjaar verplaatsen. De te berekenen verschuiving (parallax) van een ster in de Andromedanevel zou dan op basis moeten van een driehoek met een basis van 0,007 en een hoogte van 2,2 miljoen. De verplaatsing zou dan (de rotatie van de Andromedanevel buiten beschouwing gelaten) ongeveer 0,6 milliboogseconde zijn. Een precisie-instrument als Gaia (klik) is in staat zo'n hoek te meten, zij het dat Gaia absoluut niet in staat is een individuele ster in de Andromedanevel te ontwaren. Zouden we een paar honderd miljoen jaar de tijd hebben, dan zouden we de Andromedanevel in haar geheel een baantje (diameter ongeveer 1,5 booggraden, dat is 3 manen groot) kunnen zien trekken tegen de verre achtergrond, net zoals we dat zien bij nabije sterren door de baan van de Aarde rond de Zon:
 

 

Wat schiet er dan nog over om in de black hole te vallen?

 
Zie het zo: Materie die richting het black hole gaat wordt uiteindelijk heet. Veel van die materie gaat het black hole niet in, maar wordt weer de ruimte ingeslingerd. Geschat wordt dat slechts 1 procent van de materie die in de accretieschijf van een zwart gat terecht komt uiteindelijk de event horizon bereikt en in het black hole verdwijnt. De materie in de accretieschijf die 'vroegtijdig' wordt weggeslingerd is niet extreem heet en straalt voornamelijk in radio en infrarood golflengten. Een gering deel komt dichter bij de waarnemingshorizon en wordt extreem heet, dat deel straalt voor het de grote oversteek aangaat in ultraviolet en Röntgen. De rest, ongeveer 1% verdwijnt in het black hole.

[cock]

@ Michel,
Dank voor uw antwoorden, maar met het volgende heb ik moeite:

Hetzelfde gaat op voor Sgr A*. Het ligt waarschijnlijk zeer dicht bij het centrum, maar ze is het centrum niet.

Uit de literatuur meen ik begrepen te hebben dat in het zwarte gat vallende materie, niet samen met het zwarte gat in een gemeenschappelijk massamiddelpunt valt, maar dat het wel degelijk in het zwarte gat valt, (als het over de waarnemingshorizon geraakt trouwens). Nu kan het natuurlijk dat er zich in de zeer beknopte volume van het zwarte gat ook een massamiddelpunt bevindt, maar dit lijkt mij onwaarschijnlijk. 
Ik heb trouwens "ergens gelezen dat het gemeenschappelijk massapunt van de zon, en de andere objecten die rond de zon zweven zich ergens in het volume van  de zon bevindt. maar ik kan deze bewering niet op zijn merites beoordelen, dat kan u echter wel denk ik.

Veel van die materie gaat het black hole niet in, maar wordt weer de ruimte ingeslingerd.

Als materie? of omgezet in EM-straling?

[Michel Uphoff]

Nu kan het natuurlijk dat er zich in de zeer beknopte volume van het zwarte gat ook een massamiddelpunt bevindt, maar dit lijkt mij onwaarschijnlijk.

 
Een zwart gat is, zoals het zich aan ons openbaart, gewoon een enorme massa. Massa's hebben massacentra. Hoe dat er 'in' het black hole uitziet, doet er niet toe, het kan niet van invloed zijn op onze waarneming. Wat ons betreft bevindt het massacentrum van een black hole zich in het centrum van de denkbeeldige bol die door de waarnemingshorizon wordt gevormd. Strikt genomen geldt dit voor alleen voor een niet roterend black hole.

 

Ik heb trouwens "ergens gelezen dat het gemeenschappelijk massapunt van de zon, en de andere objecten die rond de zon zweven zich ergens in het volume van  de zon bevindt. maar ik kan deze bewering niet op zijn merites beoordelen

 

Dat heb ik je kortgeleden in dit topic laten zien, start de animatie daar en je ziet precies wat er met de Zon en het massacentrum van het zonnestelsel gebeurt.
 

Als materie? of omgezet in EM-straling?

 
Straling slinger je niet de ruimte in, materie wel. Black holes blijken zeer morsige eters.

[cock]

Straling slinger je niet de ruimte in, materie wel. Black holes blijken zeer morsige eters. (Michel)

Ja blijkbaar wordt er maar 1% van de materie daadwerkelijk opgenomen in de Black hole. Hoe men dit te weten kan komen is voor mij een raadsel. In ieder geval straalt het Black hole enorm veel zwarte lichaamsstraling uit (het slingert inderdaad niet maar straalt). Normaal gesproken wordt EM-straling uitgezonden als resultaat van trillingen binnen het atoom. Die stralingen worden dan doorgezet in de ruimtetijd (ether?) als golven  (of deeltjes?)
Zou het echter kunnen dat;
a) de materie die de horizon niet passeert omgezet wordt in straling volgens E=mc²? of
b) de component massa van de materie in de put valt (protonen), en de elekrische component omgezet wordt in EM-straling?
c) "Omdat de invallende materie een steeds hogere snelheid krijgt wordt een deel van de gravitatie energie omgezet in kinetische en hitte energie. De materie gaat dus allerlei straling uitzenden met een steeds hogere energie (zoals UV en gamma) totdat het de event-horizon is gepasseerd." zoals Bladerunner schrijft in post 2. of
d) Weet men het niet?
Ikzelf opteer voor b), omdat dit binnen een model past dat ik voor ogen heb, maar dit past niet in de antwoorden die u me liet geworden.

[Michel Uphoff]

Wat jij onder de 'elektrische component' van materie verstaat is mij een raadsel.
 
Invallende materie (bijvoorbeeld een gas) dat de Bondi straal van het black hole nadert wisselt steeds meer potentiële energie voor kinetische energie in en wordt zeer sterk gecomprimeerd. Door het toenemende aantal botsingen die een deel van die kinetisch energie wegnemen wordt de materie verhit en het gaat dan stralen in het radio- tot infrarood gebied.
Naarmate de botsingen heftiger worden, wordt er meer bewegingsenergie in straling omgezet, waardoor de frequentie van de straling toeneemt tot het zichtbaar licht wordt. De temperatuur loopt zo hoog op dat de materie elektronen kwijt raakt, het wordt een plasma en de frequentie loopt op tot ultraviolet.
Waarschijnlijk ontstaat rond de accretieschijf iets dat lijkt op de corona van de Zon. Fotonen met lagere energie worden door de vrije elektronen die met enorme snelheid door de accretieschijf razen tot veel hogere energieën opgezweept, en stralen in het Röntgen bereik (dit proces is bekend als inverse Compton verstrooiing).
Waarschijnlijk roteren alle black holes met extreme toerentallen en veroorzaken ze sterke magneetvelden die door frame dragging als het ware opgewonden worden, het zogenoemde Penrose mechanisme. Het plasma wordt via de veldlijnen van het black hole tot zogenoemde relativistische jets opgestuwd, en die jets stralen in het extreem energieke gamma gebied.
 
De deeltjes in de accretieschijf hebben relativistische snelheden, waardoor hun massa beduidend hoger is dan hun rustmassa. Een deel van die massa verlaat het black hole als straling, een groter deel wordt als (hete) materie terug de ruimte in geslingerd en een kleiner deel verdwijnt in het black hole.
 
c is dus het antwoord dat het dichtst in de buurt komt van de processen waarvan nu door de meeste wetenschappers (maar lang niet alle, er is nog veel niet begrepen en er wordt nog steeds veel over gedebatteerd) aangenomen wordt dat ze bij een black hole optreden.

[cock]

“Wat jij onder de 'elektrische component' van materie verstaat is mij een raadsel.” (Michel).

Zo geformuleerd is het inderdaad een raadsel, ik heb teveel in een veel te kleine tekst willen persen, sorry. Het heeft te maken met de elektronensfeer rond, in dit geval, meestal waterstofatomen. U uitleggen wat ik eigenlijk bedoelde zou ons teveel off topic  brengen. Ik hoop later de gelegenheid te vinden.

“Invallende materie (bijvoorbeeld een gas) dat de Bondi straal van het black hole nadert wisselt steeds meer potentiële energie voor kinetische energie in en wordt zeer sterk gecomprimeerd.  (Michel)”

In het “spagettificatiemodel”, een analoog die men veel gebruikt in populariserende lectuur, is er eerder sprake van uitrekken en uiteenvallen i.p.v. comprimeren van materie. Beschouwt u potentiële energie als energie van plaats, en kinetische energie als energie van beweging? Wat later schrijft u echter dat een deel van de kinetische energie verloren gaat door botsingen. Dus de atomen gaan sneller (meer kinetische energie), botsen heviger, en warmen op. Is dat het?

“Waarschijnlijk roteren alle black holes met extreme toerentallen en veroorzaken ze sterke magneetvelden die door frame dragging” (Michel)

Waar komen die extreme toerentallen vandaan? Wat geeft de kinetische energie om dit toerental op te drijven?  Is het een mechanisme zoals bij een tornado, waarbij lage luchtdruk, hoge luchtdruk aantrekt, en de ene wind de andere aanwakkert, en steeds sneller in een cirkelvorm rond een "oog" draait? Het zwarte gat zou dan; in deze analoog; het oog van de storm zijn, waar de ruimtetijd in evenwicht is. Maar dat zou betekenen dat er in de ruimte een substantie is (ruimtetijd, ether?) met hoge en lage druk? Wat wordt er "gedraggd"? Magneetvelden worden in de klassieke elektrodynamica veroorzaakt door een bewegende elektrische kracht, waar komt die elektrische kracht vandaan? De elektronen van het plasma?

[Moab]

centrum van ons Melkwegstelsel
 

 
Als vallend water bij de Niagara watervallen die zijn "<i>potentiële gravitatie-energie" omgezet ziet in </i>kinetische energie<i> die een turbine kan aandrijven .</i>
<i>Een zwart gat is de meest efficiente vorm van energieomzetting nl. 10% omzetting  </i>

\(Energie=0,1\times mc^{2}\)

 
Massa dat tegen 0.999 x de Lichtsnelheid in een zwart gat valt zal zeker zijn impuls aan het gat doorgeven en het laten roteren tegen mss 0.9 x C. ( spin ?)
 
Er is veel aan de hand in de buurt van een zwart gat

 
 
 
>>  Maar wat nu als zwarte materie , en er is er veel van,  5x meer dan zichtbare materie in een zwart gat valt .
>> "Black matter" <i>potentiële gravitatie-energie zou ook omgezet moeten worden in </i>kinetische energie
<i>>>  en zichtbaar worden in de vorm van energie anders klopt </i>

\(E=0,1\times mc^{2}\)

>> niet of werkt alleen voor zichtbare Massa