Làm thế nào một lỗ đen siêu lớn có thể gây ra rất nhiều năng lượng để khai sáng vật chất của nó khi trọng lực khổng lồ của nó ngăn ánh sáng thoát ra?

Để trích dẫn bài báo mới của Đức Astronomen beobachten erwachendes Schwarze Loch :

Das Materie-Monster sitzt den Angaben zufolge im Herzen der 42 Millionen Lichtjahre entfernten Polarring-Galaxie NGC 660, deren Akunchität Internalhalb weniger Monate Hunderte Male zugenommen hatte.

Erst wenn die Massemonster große Mengen Materie Verschlucken, werden sie aktiv. Bei dieem Prozess wird so viel Energie frei, dass die Materie hell aufleuchtet, bevor sie im Schwarzen Loch Verschwindet und ein Teil von ihr in Form von Jets weit in Weltall hinaus geschleudert wird.

Điều này dịch đại khái là:

Theo dữ liệu, quái vật đang ở giữa thiên hà vòng cực xa 42 triệu năm ánh sáng NGC 660, hoạt động của chúng đã tăng lên rất nhiều chỉ sau vài tháng.

Chỉ khi những con quái vật này nuốt một lượng lớn vật chất, chúng mới hoạt động. Quá trình này giải phóng rất nhiều năng lượng, đến nỗi nó soi sáng vật chất, trước khi nó biến mất bên trong lỗ đen. Một phần của vấn đề được tung ra trong vũ trụ dưới dạng máy bay phản lực.

Giáo viên vật lý của tôi đã nói với tôi một lần, rằng một lỗ đen chỉ là một vật thể có kích thước rất nhỏ và nặng, có trọng lực lớn đến mức không có gì cả, thậm chí ánh sáng không thể thoát khỏi lực hấp dẫn của nó. Giải thích này cũng được hỗ trợ bởi SE.astronomy này - Nếu không có gì truyền đi với tốc độ ánh sáng, ngoại trừ ánh sáng, làm thế nào một lỗ đen cũng có thể kéo ánh sáng vào chính nó? câu hỏi

• Nếu một lỗ đen "bình thường" (không phải siêu lớn) có thể ngăn ánh sáng thoát ra, làm thế nào vật chất được kéo vào lỗ đen có thể tạo ra năng lượng / ánh sáng không thể thoát khỏi lực hấp dẫn của lỗ đen?

• Làm thế nào một lỗ đen siêu lớn có thể kéo vật chất, nhưng không phải là các photon ánh sáng của năng lượng?

• Ngoài ra: Tại sao một phần của vật chất được kéo vào lỗ đen ném (tức là tăng tốc ) vào vũ trụ? Tôi hiểu lý do tại sao vấn đề này có thể bị chia rẽ - gia tốc tăng theo như tôi biết là bậc hai, tức là sự khác biệt về gia tốc thực tế, sự phụ thuộc của địa điểm có thể rất lớn đến nỗi vấn đề không thể được tổ chức cùng nhau. Nhưng tôi không hiểu tại sao một phần của vấn đề lại được tăng tốc theo hướng hoàn toàn ngược lại , vì một lực lớn hơn khi cần trọng lực của lỗ đen siêu lớn. Do đó: Tại sao một phần của vật chất được gia tốc theo hướng ngược lại (tức là ra khỏi lực hấp dẫn của lỗ đen) so với phần khác?

Lưu ý: Giáo dục vật lý của tôi khá hạn chế. Tôi biết một chút về lực hấp dẫn của Newton và một chút về lý thuyết Bảo tồn năng lượng. Nhưng đó là tất cả những gì tôi biết về vật lý.

Một điều khá chính xác là một lỗ đen có khối lượng lớn đến mức ánh sáng không thể thoát ra khỏi một khu vực xung quanh lỗ đen. Các cạnh của khu vực này được gọi là chân trời sự kiện. Nếu bạn vượt qua một chân trời sự kiện, bạn sẽ không bao giờ quay trở lại. Điều đó áp dụng như nhau cho ánh sáng, và vật chất.

Xung quanh lỗ đen có thể có vật chất trên quỹ đạo. Vì lỗ đen có lực hấp dẫn mạnh như vậy, tốc độ của vật chất quỹ đạo sẽ rất nhanh. Trong thực tế, nó sẽ gần với tốc độ ánh sáng. Tốc độ cao này cung cấp cho nó rất nhiều năng lượng. Vật chất sẽ tạo thành một đĩa, được gọi là đĩa bồi tụ, xung quanh lỗ đen và va chạm trong đĩa này sẽ khiến vật chất nóng lên, tới hàng triệu độ. Ở những nhiệt độ này, đĩa sẽ phát sáng với tia X.

Trên phần của đĩa gần lỗ đen nhất, vật chất sẽ rơi vào từ đĩa, nhưng trước khi đến lỗ đen, nó có thể lấy đủ năng lượng để phóng ra, ở tốc độ rất cao, gần với tốc độ ánh sáng. Nó bị đẩy ra đúng góc với đĩa, ở hai cực của lỗ đen. Đây là những "máy bay phản lực". Bức xạ cực mạnh được tạo ra dọc theo các máy bay phản lực này. Blazars là những hố đen siêu lớn ở xa với những tia nước được chĩa thẳng vào chúng ta.

Vì vậy, lỗ đen tự nó là "đen", nhưng vật chất quay quanh nó có thể rất sáng.

Ánh sáng đến từ bên ngoài chân trời sự kiện lỗ đen.

Vật chất không thể rơi vào lỗ đen mà không mất đi phần lớn động lượng góc của nó (nếu không nó sẽ tiếp tục quay quanh lỗ đen). Điều này được thực hiện bằng cách truyền động lượng góc ra bên ngoài bằng độ nhớt (và các phương tiện khác) trong một đĩa bồi tụ xung quanh lỗ đen.

Khi vật chất đến gần lỗ đen hơn, nó cũng mất năng lượng hấp dẫn và điều này đi vào (i) làm nóng khí và (ii) bức xạ từ khí.

Với khoảng 3 lần bán kính Schwarzschild của lỗ đen, vật chất gặp phải quỹ đạo tròn ổn định trong cùng , gần nhất mà bất cứ thứ gì có khối lượng đều có thể tạo ra quỹ đạo ổn định quanh lỗ đen. Người ta thường cho rằng từ đó vật chất rơi xuống hố đen và bị "mất" khỏi vũ trụ của chúng ta - làm tăng khối lượng của lỗ đen.

Vì vậy, tất cả các bức xạ đến từ vật liệu quay quanh ít nhất gấp 3 lần bán kính Schwarzschild từ lỗ đen. Không có vấn đề gì để ánh sáng "thoát" khỏi vị trí này, mặc dù nó bị dịch chuyển mạnh bởi cả trọng lực và hiệu ứng doppler tương đối ngang.

Vấn đề về "máy bay phản lực" đã được đề cập bởi một câu hỏi khác: Tại sao lỗ đen có máy bay phản lực và đĩa bồi tụ?

Một cách khác để nói là nghĩ về lý do tại sao các hành tinh hoặc vệ tinh quay quanh cha mẹ chúng không rơi vào chúng. Trong một khối thời trang tương tự xoáy vấn đề xung quanh đen lỗ. Trong quá trình do năng lượng quán tính cao, chúng phát ra một số năng lượng khi bị các hạt khác phản đối. Vì vậy, họ đổ một số khối dưới dạng ánh sáng.

Điều quan trọng là chúng tôi nhận ra rằng đó là năng lượng với động lượng đúng (cả hướng và tốc độ) chuẩn bị một hạt để thoát khỏi nanh vuốt của trọng lực. Vì vậy, nếu một hạt ánh sáng có đủ năng lượng và đi đúng hướng , nó sẽ thoát khỏi quỹ đạo bên ngoài của nó vượt ra ngoài chân trời sự kiện, thường là trong các máy bay phản lực.

Ánh sáng phát ra từ các tia nước như vậy có năng lượng rất lớn và thường được quan sát thấy trong phổ gamma. Nếu bạn quan tâm đến việc làm thế nào những tia nước phát ra này có thể được sử dụng để nghiên cứu lỗ đen hoặc trong vật lý hạt năng lượng cao nói chung, hãy tìm kiếm, Thiên văn học Gamma Ray năng lượng rất cao. Có toàn bộ các lớp đối tượng phát ra các photon gamma VHE và những thứ hấp dẫn khác.