Pako suurimassaisesta mustasta aukosta

[jussi_k_kojootti]

Tiedät aivan hyvin että tarkoitin horisontin ulkopintaa, eikös se sieltä nouse?

Rehellisesti sanottuna en todellakaan tiedä mitä tarkoitat, kirjoitit vielä n. vuorokausi sitten horisontin takaa tulevista fotoneista, jotka käyvät horisontinulkopuolisessa avaruudessa kääntymässä.  Enkä nytkään ole varma mitä tarkoitat horisontin ulkopinnalla, enkä tiedä mikä sieltä tässä vaiheessa on nousemassa: raketti, fotoni vai elektroni (materia).   En pysty vastaamaan yhtään edellistä viestiä kummemmin ilman että tarjoilen erilaisia vaihtoehtoja erilaisiin arvauksiini siitä mitä oikeastaan tarkoitat.  Eikä semmoisessa olisi järkeä.   Koeta esittää kysymyksesi tai mieltäsi askarruttava asia yksiselitteisemmin.   Ennaltaehkäisevästi kuitenkin sanon, että jos tarkoitat sitä että jokin lähtee asymptoottisen läheltä horisonttia kohti ulkopuolista avaruutta, niin sitten vastaus on se että alussa on syytä olla liki äärettömästi energiaa, ja aikaa havainnon tekoon niin sikään liki äärettömästi.

[mistral]

Ok, siis oletit että kirjoitin edelleen horisontin läpäisemisestä. Ei, nyt oli eri juttu kyseessä:

"Mietin raketin pakoa tapahtumahorisontista ulkoavaruuteen ihan omana kysymyksenä."

Eli, mietin fotonin äärimmäistä kykyä nousta horisontin ulkopinnalta ulkoavaruuteen ja heitin kysymyksen: onko materian kyky nousta vastaavalle korkeudelle gravitaatiokaivosta mahdollinen?  Tarkemmin, voiko se massaenergia, mikä raketin massassa on, vastata sitä potentiaalienergiaa, mikä tarvitaan sen nostamiseksi ulkoavaruuteen? Tai sama kysymys voidaan esittää vaikkapa sokeripalasta. Ja siis että raketin massa ylhäällä olisi nolla grammaa, kaikki massa olisi muuttunut potentiaalienergiaksi.

Fotonillahan vastaava energia muuttuisi pidentyneenä aallonpituutena nollaksi.

Onkohan kukaan laskenut tätä, (varmaan joku on)?  Tämä on visainen kysymys, koska fotonin tapauksessa suureena on pakonopeus ja taas raketin tapauksessa potentiaalienergia, mutta jos fotoni ja materia nousevat samalle korkeudelle, olisi se mielestäni jännä luonnonihme.

[rintape]

"Saatte pitää minun puolestani uskonne YS:ään ja mustiin aukkoihin te herkkäuskoiset. Maailmassa on paljon skeidaa muuallakin kuin keltaisessa lehdistössä. Tiede on nyt kulkenut pari vuosisataa voittokulkuaan ja sen arvovallalla pönkitetään edelleen kaikenmaailma satuja."

Minä uskon yleiseen suhteellisuusteoriaan. Uskon, että kappaleiden massat kaareuttavat aika avaruutta. Uskon myös suppeaan suhteellisussteoriaan. Siihen, että massa ja energia ovat yhteydessä toisiinsa. Uskon myös, että aika on suhteellista ja hidastuu voimakkaassa painovoimakentässä. Uskon, koska käytännön havainnot tukevat suhteellisuusteoriaa. Monet teorian ennustukset on pystytty myöhemmin kokeellisesti todistamaan oikeiksi.

Uskon myös, että yleinen suhteellisuusteoria ei ole täydellinen. Se ei selitä kaikkea ja toivottavasti jossain vaiheessa keksitään vielä kattavampi teoria, joka selittää maailmankaikkeuden ja sen ilmiöt vielä tarkemmin. Toivon myös, että tieteen voittokulku jatkuu ja sen avulla voimme korvata sadut ja uskomukset tiedolla.

Petri

[Lauri Kumpulainen]

Tiede ei ole uskon asia.

Teorian joko ymmärtää, tai sitten ei. Vaikka ei ymmärtäisi niin siltikin aina voi yrittää kumota teorian väittämän. Kuka tahansa voi julistaa minkä tahansa teorian vääräksi, mutta se pitää myös pystyä todistamaan siten, että tutkimustulokset voidaan riippumattomien tutkimuksien avulla toistaa kerta toisensa jälkeen.

Jatkuvasti tehdään uusia teorioita ja testataan niitä. Toiset vakiinnuttavat paikkansa, ja joskus jopa vakiintunutkin tieto voi kumoutua uusien tutkimustuloksien tieltä.

Yleinen suhteellisuusteoria on pitänyt kutinsa jo kauan ja sitä on yritetty kumota ja tullaan yrittämään jatkossakin. Sitä tiede on. Uskonnon ja tieteen ero on se, että ei ole mitään totuutta joka ei voisi koskaan muuttua. Ei olisi mikään ihme vaikka yleinen suhteellisuusteoria muuttuisi tai korvautuisi tulevaisuudessa tiedon karttuessa. Tai sitten se ei muutu.

[Mika Luostarinen]

http://imgs.xkcd.com/comics/the_economic_argument.png

Tässä vielä hieman lisää tekstiä aiheesta GPS ja GR:

http://www.astronomy.ohio-state.edu/~pogge/Ast162/Unit5/gps.html

Käytännössä siis satelliittien atomikelloja joudutaan hidastamaan verrattuna maanpäällisiin kelloihin jotta kiertoradalla olevat vehkeet pysyisivät synkissä maanpäällä olevien vehkeiden kanssa. Tämä liittyy aikadilaatioon eli ajan (=liikkeen) hidastumiseen nopeasti liikkuvassa koordinaatistossa (=satelliitti).

-M

[Umbra]

Tarkemmin, voiko se massaenergia, mikä raketin massassa on, vastata sitä potentiaalienergiaa, mikä tarvitaan sen nostamiseksi ulkoavaruuteen? Tai sama kysymys voidaan esittää vaikkapa sokeripalasta. Ja siis että raketin massa ylhäällä olisi nolla grammaa, kaikki massa olisi muuttunut potentiaalienergiaksi.

Aiemmin spekuloin, että nouseminen horisontista ulkoavaruuteen (äärettömän kauas tai "turvalliselle vyöhykkeelle") vaatisi raketin koko massan muuttamista energiaksi. Tai täsmällisemmin ilmaistuna, mielivaltaisen läheltä horisontin yläpuolelta nouseminen vaatii raketin massaenergiasta mielivaltaisen suuren osuuden. Tämä oli arvaus, jota en osaa laskemalla perustella, mutta joka tuntuu järkevälle. Google löysi kysymystä jollain lailla sivuavan pätkän:

As a matter of interest, you will see that the gravitational potential energy released forming a black hole is equal to the entire mass energy of the Sun, given by E="Mc2." More exact theory shows that the maximum energy released by matter falling into a rotating black hole is one half this value. This still makes feeding a black hole the most efficient method known of generating energy.

http://www.rmg.co.uk/explore/astronomy-and-time/astronomy-facts/stars/stellar-evolution/gravitational-potential-energy

Eli siis mustan aukon muodostumisessa vapautuva potentiaalienergia vastaa auringon koko massaenergiaa. (Olettaakseni tässä puhutaan auringon massaisesta mustasta aukosta, vaikka teksti on hiukan epäselvä tässä kohtaa.) Mustaan aukkoon putoava aine taas vapauttaa puolet massaenergiastaan. Ilmeisesti juuri näin tapahtuu kvasaareissa. Aineen pudottaminen mustaan aukkoon siis on hyvin paljon fuusioreaktiotakin tehokkaampi energianlähde.

[mistral]

Eli siis mustan aukon muodostumisessa vapautuva potentiaalienergia vastaa auringon koko massaenergiaa. (Olettaakseni tässä puhutaan auringon massaisesta mustasta aukosta, vaikka teksti on hiukan epäselvä tässä kohtaa.) Mustaan aukkoon putoava aine taas vapauttaa puolet massaenergiastaan. Ilmeisesti juuri näin tapahtuu kvasaareissa. Aineen pudottaminen mustaan aukkoon siis on hyvin paljon fuusioreaktiotakin tehokkaampi energianlähde.

Saattaisi olla samaa suuruusluokkaa raketin massaenergian kanssa, mitään tarkempaa en itsekään löytänyt. Joku spesialisti voisi varmaan sen laskea, ei varmaan mikään helppo homma kun joka korkeudella g.voima muuttuu ja myös raketin massa pienenee.

[Kaizu]

Saattaisi olla samaa suuruusluokkaa raketin massaenergian kanssa, mitään tarkempaa en itsekään löytänyt. Joku spesialisti voisi varmaan sen laskea, ei varmaan mikään helppo homma kun joka korkeudella g.voima muuttuu ja myös raketin massa pienenee.

Raketin lähtötilanne on aika toivoton. Ennen starttia ainoa tapa pysytellä tapahtumahorisontin tuntumassa on kiertää gravitaatiolähdettä lähes valonnopeudella. Raketin massa on tällöin karvan vaille ääretön ja pienikin nopeuden lisäys vaatisi lähes äärettömän määrän energiaa. Periaatteessa melkein puolet raketin massasta voisi päästä ulommas tapahtumahorisontista kun sopivasti linkoamalla toinen puoli massasta uhrataan tapahtumahorisontin sisäpuolelle. Melkein johtuu siitä että tapahtumahorisontti laajenee sitä mukaan kun sen sisällä oleva massa kasvaa.

Kaizu

[Umbra]

Raketin lähtötilanne on aika toivoton. Ennen starttia ainoa tapa pysytellä tapahtumahorisontin tuntumassa on kiertää gravitaatiolähdettä lähes valonnopeudella. Raketin massa on tällöin karvan vaille ääretön ja pienikin nopeuden lisäys vaatisi lähes äärettömän määrän energiaa.

Itse asiassa tämäkään konsti ei onnistuisi. Photon sphere, eli etäisyys jossa valonsäteet kiertävät mustaa aukkoa ympyräradalla, on 1.5 Schwarzschildin säteen päässä mustan aukon keskipisteestä. Tätä lähempänä mikään ei ilmeisesti voi pysyä vakioetäisyydellä horisontista käyttämättä työntövoimaa.

http://en.wikipedia.org/wiki/Photon_sphere

Raketin saaminen puheena olevan koetilanteen alkuasemaan olisi luultavasti mahdotonta. Asiaa toki voi pohtia kiintoisana ajatusleikkinä. Ajatuskoetta myös voisi muuttaa tarkastelemalla raketin laskeutumista pysähdyksiin juuri horisontin yläpuolelle. Olettaakseni tämä vaatisi saman energiamäärän kuin nouseminen horisontin läheisyydestä ulkoavaruuteen.

[mistral]

Raketin lähtötilanne on aika toivoton.

Kaizu

Se raketti on tässä vaan nimikkeenä massalle, viestissä 42 oli selitys tälle.

Eli perimmäinen kysymys oli: Kun fotoni nousee tapahtumahorisontin ulkopinnalta ulkoavaruuteen, se menettää energiansa, sen aallonpituus kasvaa miljooniin kilometreihin.

Käyttäytyykö nyt massa samalla tavalla, kun se nousee horisontista, kuluuko sen kaikki massaenergia kiipeämiseen ulkoavaruuteen.

Nämä ei ole mitenkään yhteismitallisia asioita, rupesin vaan pähkäilemään.

[hemmmo]

Lueskelin hieman tarkemmin naaviksen antamaa linkkiä (http://physics.stackexchange.com/questions/36251/gravity-on-supermassive-black-holes-event-horizon). Ilmeisesti tapahtumahorisontissa paikoillaan pysyttelevä avaruusalus joutuisi tuottamaan rakettimoottoreillaan äärettömän työntövoiman. Tämä ilmeisesti ei suoraan riipu horisontissa vallitsevan painovoiman putoamiskiihtyvyydestä. Vaikka putoamiskiihtyvyys horisontissa olisi vain 10 m/s^2, alus tarvitsisi silti äärettömän työntövoiman paikallaan pysymiseen. En ole käsittänyt mistä tämä tarkalleen ottaen johtuu.

En hirveän tarkkaan ketjua lukenut, enkä koko aiheeseen kovin tarkasti ole tutustunut, mutta.... Tuo 10m/s^2 kiihtyvyys lienee se kiihtyvyys, jolla aukkoon putoava kappale näyttää kiihtyvän, kaukaisen tarkkailijan silmin. Painovoima kuitenkin kaareuttaa aikaa ja tapahtumahorisontin reunalla koettu aika pysähtyy. Eli ulkopuolisessa maailmassa aika rullaa äärettömällä nopeudella ja aukon sisällä ei ollenkaan. Tuosta sitten päästäänkin, että miten esimerkiksi kemiallisessa raketissa ehtisi tapahtua yhtään ainoaa kemiallista reaktiota työntövoiman synnyttämiseksi, kun kerran aikaa on käytettävissä 0. Tuosta voidaan myös päätellä, kiihtyvyys joka tapahtumahorisontissa koetaan on huomattavasti suurempi, kuin miltä se ulkopuolisen tarkkailijan silmin näyttää. Toisin sanoen nopeutta tulee huomattavasti enemmän lisää sekuntia kohti, kun yksi sekunti on "pidempi". Ja voidaan myös sanoa, että työntövoiman tulisi olla ääretön, jotta rakettia voitaisiin pitää edes paikallaan.

En ole ihan varma meneekö tuo asia ihan 100% tarkkuudella noin, mutta tuon suuntainen lienee oikea vastaus.

[mistral]

Tuo 10m/s^2 kiihtyvyys lienee se kiihtyvyys, jolla aukkoon putoava kappale näyttää kiihtyvän, kaukaisen tarkkailijan silmin.

Kaukaisen tarkkailijan silmin kappale ei liiku ollenkaan just ajan pysähtymisen takia.

[kommo]

Keckman, ehkä sinun pitäisi kirjoittaa aiheesta vaikkapa Hawkingille kirje. Hänhän kirjoitti eräässä kirjassaan, että saa viikoittain kirjeitä, joissa väitetään Einsteinen olevan väärässä.