Pläräilen tässä taas kerran uusinta Tähdet ja Avaruus lehteä ja siinähän on pikku juttu mustien aukkojen ainesuihkuista. Taiteilijan näkemystä ihastellessa heräsi kysymys. Miksi suihkut ovat kahteen vastakkaiseen suuntaan? Miksi sinkoutuva aine ei suuntaudu tasaisesti joka puolelle? Eikö aukon painovoima kuitenkin ole samanlainen joka puolella? Yhtenä vaihtoehtona mieleen tulisi magneettikenttä.
Jo musta aukko nimi synnytää mielikuvan reiästä avaruudessa, mutta eikö aukon pitäisi olla symmetrinen ja samanlainen "pallo" joka suunnasta tarkasteltuna?
Petri
Mustasta aukosta ei tule mitään ainesuihkuja. Ainesuihkut voivat tulla siitä aineesta joka kertymäkiekon kautta on matkalla mustaan aukkoon mutta joka sinkoutuu kiekon akselia myöten ulos. Kertymäkiekossa pyörivä varattu aine synnyttää magneettikentän jota pitkin osa aineesta päsee karkuun.
Kaizu
Tässsä T-a:n 2/2010 sivulla 18 olevassa jutussa ihmetellään kuinka gammasäteet lähtevät valovuoden etäisyydellä aukosta. Sitä lähempänä suihku on ainehiukkasmuodossa. Outoa on, että gammasäteet syntyvät vasta valovuoden etäisyydellä. Yritin taskulaskimella laskea kuinka kaukana tämä valovuosi olisi, jos musta aukko olisi 10 cm kuulan kokoinen. Jos aukko olisi Linnunradan keskusaukko ja se olisi 10cm kokoinen ja olisi Helsingissä, niin gammasäteily syntyisi vasta Porvoossa. En tiedä laskinko oikein...
Siis kertymäkiekon muodostama magneettikenttä ohjaa ainesuihkuja. Entä mikä muodostaa kertymäkiekon? Onko se oikeasti kiekkomainen? Mikä ominaisuus itse mustassa aukossa määrää kiekon asennon?
En pääse eroon ajatuksesta, että mustan aukon pitäisi olla täysin samanlainen joka puollta tarkasteltuna.
Petri
Lainaus käyttäjältä: rintape - 31.03.2010, 19:38:21
Siis kertymäkiekon muodostama magneettikenttä ohjaa ainesuihkuja. Entä mikä muodostaa kertymäkiekon? Onko se oikeasti kiekkomainen? Mikä ominaisuus itse mustassa aukossa määrää kiekon asennon?
En pääse eroon ajatuksesta, että mustan aukon pitäisi olla täysin samanlainen joka puollta tarkasteltuna.
Petri
Kiekon asettuminen tiettyyn asentoon johtuu lähiavaruuden alueella liikkuvan materian pyörivästä liikkeestä, luulisin. Jos ajatellaan kylpyammetta, sitä kuinka vesi alkaa pyöriä aukon ympäri, johtuu samasta asiasta. Riippuen siitä kumpaan suuntaan vesi sattuu liikkumaan määrää sen kumman suuntainen pyörre aukkoon syntyy. Jos avaruudessa materian liikkeet muuttuu, silloin kiekonkin asento muuttuu.
Joo, jos pölypilvi olisi ihan paikallaan ja sitten tavaraa alkaisi tippua kasaan niin paljon että syntyisi musta aukko, niin kaikki tavara tippuisi sinne suoraan. Tosimaailmassa kun sen pölypilven hiukkaset liikuskelee vähän minne sattuu, niin joku suunta siellä aina lopulta on keskimäärin hallitsevampi ja lopulta kaikki päätyykin kiertämään samaan suuntaan.
Lainaus käyttäjältä: mistral - 31.03.2010, 18:50:36
Yritin taskulaskimella laskea kuinka kaukana tämä valovuosi olisi, jos musta aukko olisi 10 cm kuulan kokoinen. Jos aukko olisi Linnunradan keskusaukko ja se olisi 10cm kokoinen ja olisi Helsingissä, niin gammasäteily syntyisi vasta Porvoossa. En tiedä laskinko oikein...
Linnunradan keskusaukko ei voi olla noin pieni. Kappaleen Schwartschildin säde on r = 2Gm/c², Linnunradan keskusaukon arvioitu reilu 4 miljoonaa auringon massaa antaa säteeksi yli ~11 miljoonaa kilometriä (n. viidesosa Merkuriuksen perihelietäisyydestä).
Lainaus käyttäjältä: ketarax - 31.03.2010, 22:33:02
Linnunradan keskusaukko ei voi olla noin pieni. Kappaleen Schwartschildin säde on r = 2Gm/c², Linnunradan keskusaukon arvioitu reilu 4 miljoonaa auringon massaa antaa säteeksi yli ~11 miljoonaa kilometriä (n. viidesosa Merkuriuksen perihelietäisyydestä).
Tässä oli kyseessä mittakaavan muutos niin, että olisi helpompi hahmottaa kuinka kaukana aukosta gammasäteily syntyy. Siis 10cm kuula eli musta aukko olisi Helsingissä ja gammasäteily alkaisi vasta Porvoossa. Olenkohan laskenut väärin?
muokkaus: Laskin uudestaan ja pääsin nyt vain n. 20 km päähän Helsingistä, onhan siinäkin matkaa...
Lainaus käyttäjältä: mistral - 31.03.2010, 22:50:48
Tässä oli kyseessä mittakaavan muutos niin, että olisi helpompi hahmottaa kuinka kaukana aukosta gammasäteily syntyy. Siis 10cm kuula eli musta aukko olisi Helsingissä ja gammasäteily alkaisi vasta Porvoossa. Olenkohan laskenut väärin?
Aivan, olinpa pässi. Eli otetaan linnunradan keskusaukon Schwarzschildin säteeksi tuo
11 laskujen siistimiseksi 10 miljoonaa kilometriä, ja suhteutaan se 5cm:iin (10cm kuulan säde):
5*10⁻²m / 10¹⁰m = 5*10⁻¹²
ja kerrotaan tällä valovuosi eli (60*60*24*365)s * 3*10⁸m/s * 5*10⁻¹² = 1.42*10⁵m, eli n. 140km. Helsingistä Porvooseen lienee n. 50km, joten suurusluokka-arviona laskusi on OK. :azn:
... T+A:n 11.11.2010 uutisen (http://www.avaruus.fi/uutiset/tahdet-sumut-ja-galaksit/linnunradasta-loytyi-kaksi-25-000-valovuoden-kokoista-kuplaa.html) mukaan on mahdollista, että Linnunradan keskustassa oleva musta aukko olisi pölläyttänyt siihen vajoavasta (tähti)materiasta ulos kaksi valtavaa, symmetrisesti laajenevaa kuplarakennetta, jotka Fermi -avaruusteleskooppi on nyt löytänyt.
On mielenkiintoista, miten vähän edes tiedämme tietävämme; vaikka peräti Kuussa asti jo onkin käyty :rolleyes:
Kuplat ovat valtavia ja ne sijaitsevat pääosin Linnunradan ulkopuolella vaikka kuuluvatkin siihen. Onkohan tuo pallon muoto vain likiarvo vai onko ne todellisuudessa pallon muotoisia? Jos olisivat kartion muotoisia, olisi helpompi ymmärtää.
Pitäisikö jokaisella spiraaligalaksilla olla tuollaiset vai onko linnunrata jotenkin poikkeus?
Lainaus käyttäjältä: mistral - 11.11.2010, 22:54:47
Kuplat ovat valtavia ja ne sijaitsevat pääosin Linnunradan ulkopuolella vaikka kuuluvatkin siihen. Onkohan tuo pallon muoto vain likiarvo vai onko ne todellisuudessa pallon muotoisia? Jos olisivat kartion muotoisia, olisi helpompi ymmärtää.
Voisi kuvitella että voimakkaat, terävät ainesuihkut ovat saaneet kovan nopeuden ja ovat jo miljoonien valovuosien päässä. Joku siellä kaukana ihmettelee tässä suunnassa näkyvää kvasaaria tai aktiivista galaksia. Sen sijaan vähän sivummale hissukseen lähtenut aine palaa gravitaation ja ehkä magneettikentän johdosta takaisin. Muoto lienee pyöreähkö pilvi, ehkä munkkirinkilä.
Kaizu
Lainaus käyttäjältä: mistral - 11.11.2010, 22:54:47
Kuplat ovat valtavia ja ne sijaitsevat pääosin Linnunradan ulkopuolella vaikka kuuluvatkin siihen. Onkohan tuo pallon muoto vain likiarvo vai onko ne todellisuudessa pallon muotoisia? Jos olisivat kartion muotoisia, olisi helpompi ymmärtää.
Nuo kuplat ovat taiteilijan näkemyksiä. Eilisessä APODissa on Fermi-avaruusteleskoopin kuva, juttua ja linkkejä aiheeseen. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap101110.html
ML
Miksi juuri muunkkirinkilän muotoisia? Vai sattuiko tekemään mieli munkkia?
Lainaus käyttäjältä: Jarkko.A - 11.11.2010, 23:52:23
Miksi juuri muunkkirinkilän muotoisia? Vai sattuiko tekemään mieli munkkia?
Häiritsemättömän magneettikentän voimaviivat muodostavat tuollaisen kuvion. Napojen kohdalta aine on päässyt karkuun.
Ei suklaan jälkeen jaksa heti munkkia syödä.
Kaizu
Niinhän ne tosiaan tekevätkin. Ei taas vielä tähän aikaan pää toimi kunnolla.
Mutta pitäisikö kaikilla spiraaligalakseilla olla tuollainen vai onko se jokin poikkeus vai tuleeko tuollaista esm. "törmäyksessä" toiseen galaksiin?
Tämä tuskin jää viimeiseksi käsitystämme galaksimme rakenteesta muuttaneeksi tiedoksi. Vielä vähän aikaa sittenhän ei vielä tiedetty sauvaspiraalirakenteesta. Linnunradan keskustan mustan aukon luonnekin taitaa olla vielä aika epäselvä.
Lainaus käyttäjältä: Jarkko.A - 12.11.2010, 00:17:26
Mutta pitäisikö kaikilla spiraaligalakseilla olla tuollainen vai onko se jokin poikkeus vai tuleeko tuollaista esm. "törmäyksessä" toiseen galaksiin?
Ilmeisesti havaitut rakenteet liittyvät tapahtumaan, ja ovat galaksin aikaperspektiivissä väliaikaisia (no, itse spiraalirakennekin on hyvällä todennäköisyydellä vain väliaikainen). Joillakin tai ehkä kaikillakin spiraaleilla voi olla vastaavia jossain kehitysvaiheessa.
HS:n verkkosivuilla oli uutinen:Mustan aukon repimä tähti lähetti valtavan gammapurkauksen
Maaliskuun 28 päivänä Nasan Swift-satelliitti rekisteröi kaikkien aikojen kirkkaimman gammasäteilypurkauksen.
Palaan taas tähän kysymykseen, kuinka musta aukko onnistuu generoimaan niin suuren määrän energiaa. Eli, mikä on se tapahtuma, joka saa huomattavan osan repeytyvän tähden materiasta muuttumaan fotoneiksi? Jos otan naivin esimerkin: On valtava "myllynkivi" jonka päällä pyörii vastaavankokoinen jauhinkivi ja väliin pannaan "jyvän kokoinen" tähti, esim. aurinko, niin silloin voisi helpommin uskoa että osa muuttuu gammasäteilyksi. Välissä on kuumat paikat. Mutta repeäminen mustaan aukkoon ei paljoa eroa vapaasta pudotuksesta. Ja kun vielä gravitaatiopunasiirtymä heikentää tehoa, vaikuttaa oudolta.
Ne vuorovesivoimat jotka repivät tähden hajalle kertymäkiekkoon repivät myös minkä tahansa myllynkiven. Tähden ulommat kaasukerrokset lähtevät ensin, kuuma ydin tulee näkyviin ja räjähtää kun ulkopuolen paine ei enää pidä sitä koossa. Tämäkin materia päätyy kertymäkiekon kautta aukkoon mutta fotonit kerkiävät vilahtaa karkuun. Kiekkoon joutunut kaasu kuumenee ja säteilee kun sen nopeus kiihtyy lähelle valon nopeutta. Auringon kokoisen tähden nielaisisi nopeimmin suurin piirtein saman kokoinen musta aukko, siis mitoiltaan. Massaa sillä olisi pari sataa tuhatta aurinkoa. Viimeinen kierros kertymäkiekossa kestää n. 15 sekuntia joten koko tähden nielaisemiseen menee minuutteja siitä kun keskikohdat ovat parin swartzchildin säteen päässä toisistaan. Tähden hajoaminen alkaa kyllä jo paljon aiemmin ja kauempana. Se on hitaampi tapahtuma kuin tähden ytimen romahtaminen mustaksi aukoksi (n. puoli minuuttia) johtuen mittakaavaerosta.
Kaizu
Yön yli nukuttua tapahtui oivallus. Tämä valtava energia taitaa tulla potentiaalienergiasta. Kiekon ulko- ja sisäkehän välinen matka on pitkä, kenties miljardeja kilometrejä. Kun ulkokehältä alkaa "pudotus" sisemmäksi voi vain kuvitella, kuinka paljon energiaa siinä vapautuu. Toinen asia sitten on, kuinka energia kanavoituu ainesuihkuihin. Onko siinä kysymys vain magnetismista?
Olen koettanut metsästää netistä tietoja kertymäkiekossa tapahtuvasta nukleosynteesistä mutta niistä ei kovin paljoa tutkimuksia löydy. Uskoisin että energiamäärät ovat kumminkin ainakin kvasaareissa sitä luokkaa että fuusio on mahdollinen ja tuottaahan se itsekin lisää energiaa. Pitkään kestävien kvasaarien purkauksien luulisi lisäksi tuottavan sen verran raskaampia alkuaineita että niillä on jo vaikutusta ympäristön tähtien evoluutioon.
Tämän Oulun yliopiston jutun varmaan olet löytänyt: http://www.oulu.fi/astronomy/astrophysics/pr/accretion_disks.html
Se ei kerro, kuinka (mekanismia hiukkasfysiikan tasolla) aine muuttuu valoksi mutta antaa ymmärtää että renkaiden välinen nopeusero jotenkin hajottaa alkeishiukkaset valoksi.
Lainaus käyttäjältä: mistral - 14.01.2013, 14:48:41
Se ei kerro, kuinka (mekanismia hiukkasfysiikan tasolla) aine muuttuu valoksi mutta antaa ymmärtää että renkaiden välinen nopeusero jotenkin hajottaa alkeishiukkaset valoksi.
Etsimäsi mekanismi on yksinkertaisesti mustan kappaleen säteily.
Luulisin että kertymäkiekossa voi tapahtua satunnaisia ydinten fuusioita, mutta pääsääntöisesti materia on liikeessä samaan suuntaan --> suhteelliset törmäysnopeudet lienevät pieniä, eikä fuusion edellytykset yleisesti ottaen täyty.
Pikaisella haulla aiheesta löytyi teoreettista tutkimusta, esim. http://arxiv.org/abs/astro-ph/9912568 (http://arxiv.org/abs/astro-ph/9912568). Tutkimuksen tulos on, että mikä ettei voisikin tapahtua fuusiota kiekkojen kuumimmissa sisäosissa. Saadaanko tämän mahdollisen fuusion vaikutuksia koskaan havaittua, onkin sitten eri asia. Havaittavia vaikutuksia olisivat käytännössä suihkujen kautta pakenevien fuusiotuotteiden sormenjälki galaksin kemiallisessa koostumuksessa ja ydinreaktioiden tuottaman/kuluttaman energian aiheuttamat häiriöt kertymäkiekon vakauteen.
Lainaus käyttäjältä: ketarax - 14.01.2013, 16:02:50
Etsimäsi mekanismi on yksinkertaisesti mustan kappaleen säteily.
Luulisin että kertymäkiekossa voi tapahtua satunnaisia ydinten fuusioita, mutta pääsääntöisesti materia on liikeessä samaan suuntaan --> suhteelliset törmäysnopeudet lienevät pieniä, eikä fuusion edellytykset yleisesti ottaen täyty.
Jos kertymäkiekko on yhtenäinen kiekko vaikkakin harvaa keskitiheydeltään (esim 1 osa kiveä/1000 osaa kaasua), niin se luovuttaisi suht tasaisesti potentiaalienergiaansa säteilemällä. Tässä mallissa kivien törmäilyt ei ainakaan pysty hajottamaan kvarkkeja tai elektroneja fotoneiksi.
Mutta, jos kiekko on jakaantunut renkaisiin, joiden välinen nopeusero on vaikka 0,2c, niin saattaa törmäilyt jo hajottaa kvarkkeja, ehkä.
Jos oletetaan että kiekossa tapahtuisi vain fuusiota, niin kuinka sillä saadaan massa puolitettua?
edit Tässä vielä lainaus Oulu-linkistä:
"Kertymäkiekot ovat erittäin tehokkaita säteilijöitä. Fuusioreaktiossa vain alle prosentti atomien lepo-massasta vapautuu säteilynä kun taas kertymäkiekossa olevasta kaasun kokonaisenergiasta jopa puolet vapautuu säteilyn muodossa. Tämän takia ne ovat erittäin tehokkaita ja siten kirkkaita kohteita."
Heh, voihan tämän massan puoliintumisen käsittää toisellakin tavalla:
"Kertymäkiekot ovat erittäin tehokkaita säteilijöitä. Fuusioreaktiossa vain alle prosentti atomien lepo-massasta vapautuu säteilynä kun taas kertymäkiekossa olevasta kaasun kokonaisenergiasta jopa puolet vapautuu säteilyn muodossa. Tämän takia ne ovat erittäin tehokkaita ja siten kirkkaita kohteita."
Jos tuolla kokonaisenergialla tarkoitetaan massaenergia+liike-en.+pot.en. Tässä ei ehkä tarvittaisi mitään fuusioita, koska liike- ja potentiaalienergia voi kattaa tuon 50%.
Lainaus käyttäjältä: Jyri Lehtinen - 14.01.2013, 16:47:29
Pikaisella haulla aiheesta löytyi teoreettista tutkimusta, esim. http://arxiv.org/abs/astro-ph/9912568 (http://arxiv.org/abs/astro-ph/9912568). Tutkimuksen tulos on, että mikä ettei voisikin tapahtua fuusiota kiekkojen kuumimmissa sisäosissa. Saadaanko tämän mahdollisen fuusion vaikutuksia koskaan havaittua, onkin sitten eri asia. Havaittavia vaikutuksia olisivat käytännössä suihkujen kautta pakenevien fuusiotuotteiden sormenjälki galaksin kemiallisessa koostumuksessa ja ydinreaktioiden tuottaman/kuluttaman energian aiheuttamat häiriöt kertymäkiekon vakauteen.
Heips, ehdin jo unohtaa tämän, mutta tosiaan tuo tutkimus oli ainoa mitä minäkin löysin kun ajatus nousi mieleen. Siksi laitoinkin kysymyksen tänne koska täällä voisi löytyä linkkejä sellaisiin paikkoihin mihin google ei löydä. :smiley:
Maalikkona voisi kuvitella että materiamäärät ovat aika kompakteja mustan aukon läheisyydessä, varsinkin jos kyse on tähden repeämisestä kertymäkiekkoon. Ja jos kertymäkiekon energiamäärät ovat yksi suurimmista mitä universumista 'vapaana' löytyy, niin luulisi sen riittävän vähintään vedyn fuusiointiin, mikä taas itsessään kasvattaisi kertymäkiekon energiaa -> positive feedback. Magneettikentät varmaan ovat myös oma lukunsa kertymäkiekossa ja oma mielikuvani tulikin luonnollisesti spontaanisesti syntyneestä 'tokamak' reaktorista. Olisiko osa ainesuihkujen energiasta myös selitettävissä fuusion tuottamalla energialla? Puhumattakaan jos olosuhteet ovat kiekon sisäosissa sitä luokkaa että raskaampia alkuaineita voisi syntyä ja siirtyä ainesuihkun myötä muualle universumiin.
Lainaus käyttäjältä: istar - 09.05.2013, 22:34:47
Magneettikentät varmaan ovat myös oma lukunsa kertymäkiekossa ja oma mielikuvani tulikin luonnollisesti spontaanisesti syntyneestä 'tokamak' reaktorista. Olisiko osa ainesuihkujen energiasta myös selitettävissä fuusion tuottamalla energialla?
Pidän kanssa magneettikenttää ainoana joka voi kiihdyttää materian niin suureen pakonopeuteen että se pääsee pois kertymäkiekon gravitaatiokaivosta. Ydinreaktiot voi kyllä lähettää fotoneita sieltä ulos mutta siihen se jää - en ainakaan usko että massalliset kappaleet kuten atomit pääsisi ilman magneettikentän apua ulos.
Sinänsä ihmetyttää, kuinka magneettikenttä voi muodostua kun kiekko on sekoitus irtonaisia elektroneja ja ytimiä - syntyykö siitä magneettikenttää? Vai onko kenttä peräisin mustan aukon sisältä?
Ylen päivän uutinen toi uutta tietoa tästä aiheesta:
Mustan aukon kaasukertymästä saatiin entistä tarkempi kuva
Supermassiivisten mustien aukkojen navoilla sijaitsevat suihkut muodostuvat sähkömagneettisesti varautuneista hiukkasista. Kun mustaa aukkoa lähestyvät hiukkaset hieroutuvat toisiaan vasten, osaan niistä syntyy varaus ja mustan aukon magneettikentät tarttuvat niihin sen vetovoimaa voimakkaammin.
Kun muu aine lähestyy mustaa aukkoa sen päiväntasaajaa kiertävällä kertymäkiekolla, varauksen saavat hiukkaset virtaavat aukon ympäri magneettikentän viivojen mukaisesti kohti napoja ja sieltä suoraan poispäin spiraalimaisen magneettikentän keskellä virraten. Suihkut eivät siis tule mustasta aukosta, vaan sen ulkopuolella virtaavasta hiukkasmassasta.
Navoille pyrkiessään kaasu myös tiivistyy, kuumenee ja synnyttää gammasäteilyä. Tutkiessaan tähtitieteilijät sattuivat myös näkemään tilanteen, jossa suuri materiamäärä saapui PKS 1830-211:n navalle ja sinkoutui suihkun mukana pois.
Suihkun juuressa, tiiviimmällä hetkellään, se synnytti myös voimakkaan gammasäteilypurkauksen. Kyseessä onkin ensimmäinen kerta, kun mustien aukkojen suihkujen gammasäteily on saatu paikannettua suihkun juureen.
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Tässä kanssa sanotaan että magneettiset voimaviivat kuljettavat hiukkasia napoja kohti.
Nyt herää kysymys, kun ilmeisesti toinen napa on plussa ja toinen miinus, niin onko suihkut silloin elektroni suihku toisella puolella, ja protoni/neutronisuihku toisella puolella?
Molemmanmerkkisiä varauksia kulkee molemmille navoille. Erona vain se, että erimerkkiset varaukset kiertävät erikätistä spiraalirataa, tai paremminkin "ruuvikierrerataa" kiertäen magneettikenttäviivaa. Se, kummalle navalle varattu hiukkanen päätyy riippuu sen liikesuunnasta ja nopeudesta (ja tietysti paikasta) kertymäkiekon ekvaattorin suhteen siinä vaiheessa kun se vapautui kentän riepoteltavaksi (esimerkiksi elektroni vapautuessaan lähtöatomista ionisoitumisen kautta).
Ok, aika ihmeellistä tuo ruuvikierre juttu, mahtaa olla paljon "risteyskolareita" voimaviivan ympärillä kun saman viivan ympäri menee risteävä liikenne :)