Musta aukko ja sen muoto, tapahtumahorisontti

[jussi_k_kojootti]

Näin voidaan olettaa että pinnan alla olisi kerrosrakenne, ikäänkuin Loimaan savipatja joka on syntynyt hitaasti.

Mutta kun näin ei voida olettaa, jos pitäydytään suhteellisuusteoriassa -- joka puolestaan _selittää_ miksi näin ei voida olettaa.

Tämä on vaan maalaisjärjellä tehty intuitiivinen johtopäätös, eli viivan alle tulee ääretön mikä pysäyttää ajan nopeuden nollaan.

Maalaisjärjen ja suhteellisuusteorian yhdistäminen on turhaa, tarpeetonta, ja toivotonta.  Maalaisjärjen vinkkelistä relativistiset ilmiöt on aivan aidosti paradoksaalisia.  Suhteellisuusteoria selittää miksi näin on.

Ongelma tuntuu olevan se, että hyväksytte suhteellisuusteorian ja sen ennustukset ajattelunne _lähtökohdaksi_ (eli esim. sanotte "tarkastellaanpa mustaa aukkoa" -- joka on suhteellisuusteorian ennustus), mutta hylkäätte sen heti seuraavassa askeleessa.

[jussi_k_kojootti]

Mutta tosiaan g-vaikutus sieltä tulee täydellä teholla ja olettaisin ettei gravitaatioaallot edes punasiirry noustessaan syöveristä.

Tämä kuulostaa gravitoneilta, jotka voivat olla osa tulevaa kvanttigravitaation teoriaa, tai sitten olla olematta.  Niillä on konseptuaalinen sijansa fysiikassa jo nyt, kun tarkastellaan aika-avaruuden kaarevuuden *muutoksia*, siis painovoima-aaltoja, mutta esimerkiksi Maan ja satelliittien välisessä vuorovaikutuksessa ei tarvita mitään painovoimasäteilyä, Maan aikaansaama aika-avaruuden kaareutuminen riittää.

En siis -- ainakaan toistaiseksi -- sanoisi, että mustasta aukosta "tulee" jotain "g-vaikutusta".  "G-vaikutus", avaruuden kaareutuminen, "vain on".

[jussi_k_kojootti]

Milestäni hylkäämisestä ei ole kyse.

No siis, esimerkiksi:

Teoria sanoo karkeasti ottaen:  jos neutronitähden massa kasvaa riittävän suureksi (raskain havaittu n 2 x Msol, teoreettinen maksimi ehkä 3 x Msol), aika-avaruuden kaareutuminen kasvaa niin suureksi ettei mikään tunnettu ilmiö riittää estämään materian romahtamista kasaan, yhteen pisteeseen (tai mahdollisesti infinitesimaalisen pieneen tilavuuteen), singulariteettiin.

Te sanotte, että sipuli.

Jotain on hylätty, tai ainakin lisätty (se sipuli!).

Enkä muuten tarkoita, ettenkö jopa suuresti arvostaisi pyrkimyksiänne ymmärtää suhteellisusteoriaa "maalaisjärjellä".  Kannan vain korteni kekoon, kun luulen näkeväni epäjohdonmukaisuuksia.

[Eusa]

Joo, ulkopuolisen havaitsijan kannalta tilanne näyttää "jäätyneeltä", edes vapaata pudotusta ei ole koska nopeus on nolla. Mutta tosiaan g-vaikutus sieltä tulee täydellä teholla ja olettaisin ettei gravitaatioaallot edes punasiirry noustessaan syöveristä.

Kvanttimekaanisesti tapahtumahorisontin kuuluisi kai olla aivan sileä niin, ettei minkään lomittuneen vuorovaikutuksen tarvitse hajottaa amplitudeja horisontin eri puolille, kyseessä jonkinlainen palomuuriongelma.

Horisontin periaatteen mukaan mikään signaali ei tule ulos, vaan gravitaation kenttäkaarevuus myös tulisi siletä tasaiseen arvoon ennen tapahtumahorisonttia. Sileysvaatimuksia näyttäisi siten esiintyvän. Niiden ohittamiseksi on esitetty ratkaisuja.

Joka tapauksessa gravitoneja aukosta ei voi tulla ulos horisontin takaa. Kuten tunnettua, gravitonit tai gravitaatioaallot välittävät gravitaatiokentän muutosvaikutuksia, ei itse gravitaatiota. Jos tapahtumahorisontti on sileä, eikä rakenteita kulje sen läpi, musta aukko toimisi ongelma-asetteluitta.

Korjannee kellä on parempaa tietoa.

[mistral]

Teoria sanoo karkeasti ottaen:  jos neutronitähden massa kasvaa riittävän suureksi (raskain havaittu n 2 x Msol, teoreettinen maksimi ehkä 3 x Msol), aika-avaruuden kaareutuminen kasvaa niin suureksi ettei mikään tunnettu ilmiö riittää estämään materian romahtamista kasaan, yhteen pisteeseen (tai mahdollisesti infinitesimaalisen pieneen tilavuuteen), singulariteettiin.

Te sanotte, että sipuli.

Otan havainnollistustaulukon jossa kappale lähestyy horisonttia koko ajan vaikka 99%(tämä ei vastaa todellista tilannetta mutta yksinkertaistaa selitystä) valon nopeudella:

a) 0,9x hitaammassa ajassa (aikavyöhykkeessä) kuin me--------->nopeus meidän mielestä 270 000km/s
b) 0,5x ------------->150 000km/s
c) 0,1x-------------->30 000km/s
d) 0,0001x---------->30km/s
e) 0,0x-------------->0km/s

Kohdassa e) näyttäisi kappale pysähtyneen mikä aikavyöhyke on horisontin pinnassa.


Tässä ei myöskään olla huomioitu pituuskontraktiota mikä myös vaikuttaa relatevistisilla nopeuksilla kappaleen etenemissuunnassa. Jos punasiirtymä ei estäisi näkemästä nopeasti kohti mustaa aukkoa menevää kappaletta, me näkisimme sen hyvin lähellä olevana, tämäkin vielä sekoittaa asioita.

[mistral]

Horisontin periaatteen mukaan mikään signaali ei tule ulos, vaan gravitaation kenttäkaarevuus myös tulisi siletä tasaiseen arvoon ennen tapahtumahorisonttia. Sileysvaatimuksia näyttäisi siten esiintyvän. Niiden ohittamiseksi on esitetty ratkaisuja.

Jos horisontissa siis olisi kaikki massa, sanotaan vaikka 1cm paksuisessa (tai 1mikrometrin) kerroksessa, kuinka se silloin voisi olla vaikka Linnunradan keskusaukkona? Eihän massa riittäisi.

[mistral]

Jos singulariteetteja on vain yhtä laatua (hypoteesi) niin se tarkoittaisi että mustan aukon kama ei pressaantuisi suoraan sellaiseksi vaan aine jäisi joksikin aikaa kvarkkitasolle. Aukon kasvaessa ja gravitaatiokuopan syventyessä ainetta alkaisi puristua singularitettitasolle asti, lopun massan säilyttäessä g-vuorovaikutuksen ja esiintyen bb-vaiheiston eri epookkien muodoissa, sipulina, kuten aine massiviisissa tähdissä fuusion edetessä. Tästä seuraisi että mustan aukon gravitaatiovuorovaikutus ei voisi kasvaa äärettömän kokoiseksi kuten toisessa vaihtoehdossa.

Olisihan se hurjaa jos gravitaatio raukeaisi tyhjiin kun materia puristetaan tarpeeksi pieneksi paketiksi. Toisaalta jos gravitaatio häviäisi, silloin ytimen painekin putoaisi ja sinne palautuisi gravitaatio. Tästä seuraisi tasapainotila jossa olisi joku yläraja.

[Eusa]

Jos horisontissa siis olisi kaikki massa, sanotaan vaikka 1cm paksuisessa (tai 1mikrometrin) kerroksessa, kuinka se silloin voisi olla vaikka Linnunradan keskusaukkona? Eihän massa riittäisi.

Looginen johtopäätös onkin, ettei mustaa aukkoa muostukaan, vaan avaruus miniarisoituu, mittakaava "tardistuu". Hypoteesille pitäisi vielä leipoa suhteellisuusteorioiden mukainen energiaympäristön metrinen (perturbatiivinen) ratkaisu...

[Eusa]

Ursan blogisti Syksy Räsänen viittaa kommenttiosiossaan muodostumattoman mustan aukon mahdollisuuteen:

"On kyllä esimerkiksi ehdotettu, että kvanttiefektien takia mustia aukkoja ei koskaan synny, aine vain lähestyy romahtamista yhä hitaammin ja hitaammin. Kaukaa katsottuna kappale näyttäisi tällöin aivan samalta kuin musta aukko, mutta törmäykset ja niiden jälkeinen paikoilleen asettuminen olisivat erilaisia."

https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/arvoituksellista-piristysta/#comment-4430

Tapahtumahorisontti olisi tuossa tapauksessa näennäinen, virtuaalinen ja/tai asymptoottinen.

[mistral]

Ajattelin kyllä että maksimin ylittävä massa painuisi 'pakettiin' sitä mukaa kun uutta massaa kertyisi, välitilassa oleva massa olisi vakio ja prosessi siten rauhallinen. Aukon maksimikoko on arvioitu kertymäkiekon stabiliisuuteen perustuen mutta se ei rajanne törmäyskasvua.

http://www.avaruus.fi/uutiset/tahdet-sumut-ja-galaksit/mustien-aukkojen-koolle-loytyi-ylaraja.html

Tämä voi mahdollisesti toimia jos aika ei pysähdykään aukossa. Jos pysähtyy, maailmankaikkeudessa ei taida olla yhtäkään singulariteettia.

Täytyy myöntää että aivot tahtoo nyrjähtää tässä pähkäilyssä.

[jussi_k_kojootti]

Kumpi on oikea?

Vaihtoehto yksi.

Tämä kai tukee selkeästi keskustelussamme esiin nousseita sipulimalleja?

Internetistä löytyy "tukea" ihan mille vain.

Pointti(ni) ei nyt kuitenkaan ole niissä sipuleissa sinällään, vaan siinä miten ne perusteltiin.   Ja perusteluhan meni niin, että koska horisonttiin vajoava astronautti (gravitaatio-)aikadilatoituu kaukaisen havaitsijan mielestä, hänestä jää "haamu" horisontin pinnalle (tässä kohtaa kuulen myös kaikuja säieteorian holografisesta periaatteesta, liekö vaikuttanut Mistralin alkuperäiseen näkemykseen?);  ja aukon massan kasvaessa horisontin säde kasvaa, jolloin aiemman horisontin "haamut" jäisivät säteen sisäpuolelle sipulinkuoreksi.

En löytänyt pikaisesti silmäillen, lähinnä lainatusta kohdasta ja sen ympäriltä,  tukea _tuolle_ (tai tuonkaltaiselle) näkemykselle.  En myöskään jaa näkemystäsi:

Eli singulariteettiin pakkautuvan aineen gravitaatio todellakin katoaa sen vuoksi että niiden energiat ovat erimerkkisiä!

En tiedä mitä negatiivinen (gravitaatio-)energia tarkoittaa yleisessä suhteellisuusteoriassa, mutta newtonilaisittain kyse on kokonaisenergian säilymisestä.  Lyhyesti:  kaksi toistaan lähestyvää kappaletta vetävät toisiaan puoleensa <=> lähestymisvauhti kasvaa <=> kineettinen energia kasvaa.  Toisaalta samalla gravitaatiokentän voimakkuus, ja siten gravitaatioenergia, kasvaa, koska kappaleiden välinen etäisyys pienenee.  Molemmat ei voi kasvaa, koska systeemin kokonaisenergia ei voi kasvaa <=> gravitaatioenergian on oltava miinusmerkkistä. 

Jordanin sinällään suuri oivallus on se, että jos maailmankaikkeuden kokonaisenergia on 0, niin 0-energia voi olla maailmankaikkeus :-)

No mutta siis:  on olemassa näitä hiukkasia, bosoneita, joita ei Paulin kieltosääntö pitele.  Niitä voi olla vaikka kuinka paljon ihan yhdessä ainokaisessa pisteessä.  Ja tämmöinen bosonipiste kaareuttaa massaenergiallaan aika-avaruutta ihan tavallisesti <=> ei gravitaatio minnekään katoa.

Sivumennen sanoen yksi ehdotettu ratkaisu mustien aukkojen singulariteetin dilemmaan on se, että jokin tuntematon prosessi muuttaa aineen (eli fermionit) bosoneiksi ennen singulariteettia.

[mistral]

1) Lähetin-vastaanotin parin kelloja (aikaa) hidastetaan (aukoon putoaja). Vastaaonotin ei havaitse lähettimen hidastumista, koska sen kello on hidastunut myös, mutta hidastamaton ulkopuolinen vastaanotin havaitsee. Vrt. http://www.tiede.fi/artikkeli/jutut/artikkelit/syoksytaan_mustaan_aukkoon "Kun ajan tajuamiseen kuluu aikaa, hidas aika vaikuttaa normaalilta".

Tulkinta: aikamuutos vaikuttaa putoajaan, eli aineen värähtelyt hidastuvat oikeasti, mutta niin totaalisesti että putoaja itse ei sitä voi sitä itse mitenkään todeta aistiensa tms vastaanottimiensa kellojen myös hidastuttua. Tästä seuraa mm että kun/jos putoaja ja ulkopuolinen joskus kohtaisivat, heillä on aito aika/ikäero.   

Voiskohan ajan nopeutta testata mittaamalla valon nopeus? Eli hitaammalla aikavyöhykkeellä jos valo menisikin reippaasti yli 300 000km/s. Tai jos edelleen menisi samaa nopeutta kuin maassa, olisi se hidastunut. Toisaalta jos atomit suurenee ajan hidastuessa niin metrimittakin suurenee ja sillä mitattuna valon nopeus olisi vakio. Mutta atomien suureneminen kasvattaisi massaa ja sehän ei taas voi olla totta.

Sori muokkasin päinvastaiseksi.

[jussi_k_kojootti]

Piste "maalaisjärjelle":?)

Jos niin sanot, vaikka mun maalaisjärkeen ei mahdu se että kaksoset voi olla saman ajan kuluttua eri ikäisiä :-)

[Eusa]

Voiskohan ajan nopeutta testata mittaamalla valon nopeus? Eli hitaammalla aikavyöhykkeellä jos valo menisikin reippaasti yli 300 000km/s. Tai jos edelleen menisi samaa nopeutta kuin maassa, olisi se hidastunut. Toisaalta jos atomit suurenee ajan hidastuessa niin metrimittakin suurenee ja sillä mitattuna valon nopeus olisi vakio. Mutta atomien suureneminen kasvattaisi massaa ja sehän ei taas voi olla totta.

Ajatellaanpa vaikka valon nopeuden mittaamista lasisen vesialtaan sisältä, valonlähde ja varjostin altaan ulkopuolella. Jos mittari on hieman lähempänä varjostinta, näkyy valo varjostimella ennemmin kuin valonlähteessä johtuen väliaineesta. Tuosta saa "maalaisjärkeä" hiukkastason tunneloitumishavaintoihin. Gravitaatiokaivot vain ovat siitä "kivoja", että yleensä pallosymmetrisinä vähentävät tuollaisen astronomisen efektin mahdollisuutta/hämäävyyttä.

Puhut mitä ilmeisimmin tuossa ns. itseisnopeudesta - se on kyllä valolle aina ääretön. Hitaamman aikavyöhykkeen ulkopuolelta mitatut valon nopeudet ovat siis aina vähemmän kuin c. Samoin ulkopuolelta tarkastellut kappaleiden mitat päinvastoin pienenevät gravitaatiokaivossa. Valolla mitaten esim. kiertorata "mustan aukon" lähellä on pidempi ja kaukaa havaittava orbitaalinopeus hitaampi kuin pelkän Newtonin opin perusteella olisi pääteltävissä. Noin olen ymmärtänyt.

[jussi_k_kojootti]

Joo-o, eri aikahan siinä kulua pitää... toinenkin piste maalaisjärjelle;?)

Me tullaan selvästikin eri landeilta.