Mustien aukkojen ainesuihkut

[Kaizu]

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

[Jarkko.A]

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?

[maailmankaikkeus92]

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.

[jussi_k_kojootti]

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.

[mistral]

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.

[Kaizu]

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

[mistral]

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?

[istar]

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.

[mistral]

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.

[jussi_k_kojootti]

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.

[Jyri Lehtinen]

Pikaisella haulla aiheesta löytyi teoreettista tutkimusta, esim. 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.

[mistral]

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."

[mistral]

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%.

[istar]

Pikaisella haulla aiheesta löytyi teoreettista tutkimusta, esim. 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.   

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.

[mistral]

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?