Bisakah materi terbang langsung ke lubang hitam dan menghindari disc akresi?

Dari apa yang dipahami oleh pikiran saya yang tidak terlatih secara ilmiah, materi biasanya memasuki lubang hitam melalui terperangkap dalam piringan akresi yang berjalan lebih cepat dan lebih dekat ke lubang hitam sampai melewati cakrawala peristiwa, titik tidak dapat kembali. Menggunakan Bumi sebagai analogi untuk black hole, saya berasumsi piringan akresi akan mengorbit di sekitar khatulistiwa, mirip dengan cincin Saturnus, dan masalah itu mungkin akan menabrak Brasil atau di suatu tempat di sepanjang khatulistiwa?

Pertanyaan utama saya adalah, bisakah masalah melakukan tembakan lurus ke lubang hitam pada garis lintang yang lebih tinggi, katakan langsung ke New York City, hindari disk sama sekali?

Seperti yang mungkin Anda ketahui dari analogi sederhana saya, saya adalah orang awam yang lengkap. Sementara jargon mewah dan persamaan yang tampak artistik mungkin diharapkan (yang baik-baik saja), tolong juga bodohkan ke tingkat pemahaman ilmiah jurusan administrasi bisnis yang cerdas rata-rata.

black-hole accretion-discs iMerchant
sumber

Jawaban:

Dalam analogi Anda: Satelit tetap berada di orbit karena memiliki momentum sudut. Ini selalu menyeimbangkan gaya gravitasi, jadi ketika berada di satelit (atau di ISS) sepertinya Anda tidak berbobot, karena keseimbangan gaya. Ini sangat penting untuk dipahami, karena itu adalah alasan bahwa di ruang angkasa semua gerakan orbital dapat - dalam prinsip - berlangsung selamanya. Karena momentum sudut dipertahankan.

Sekarang untuk menabrak Bumi / BH Anda harus memiliki momentum sudut yang sangat rendah (yang setara dengan hanya memiliki momentum linier lurus ke bawah ke dalam BH) atau Anda harus kehilangan momentum sudut entah bagaimana.
Dekat Bumi, ini terjadi pada ISS , karena memiliki orbit rendah bumi antara 350-450 km dan pada ketinggian ini masih ada cukup partikel atmosfer di sekitarnya untuk menghasilkan gaya hambat.

Sekitar lubang hitam itu adalah hal yang sangat mirip.
Saya akan mendefinisikan jari-jari Schwarzschild sebagai skala panjang yang relevan. Kemudian, selama kita berada di luar jarak dari BH, kita perlu, seperti di Bumi, gesekan untuk menghilangkan momentum sudut kita. Dalam kasus cakram akresi yang terbentuk di sekitar BH, ini dapat dicapai melalui disipasi turbulen seperti yang dituangkan dalam kertas terkenal oleh Shakura dan Sunyaev . $R_s = \frac{GM}{c^2}$ $3 R_s$

Kemudian, hanya sangat dekat dengan BH, yaitu pada jarak , distorsi ruang-waktu membantu kita untuk jatuh ke dalam BH tanpa perlu sumber gesekan tambahan. Seperti yang Anda lihat, ini adalah wilayah yang sangat dekat dengan Lubang Hitam dan itu salah diartikan dalam akun populer BH bahwa semua materi yang mengorbitnya secara ajaib akan jatuh ke dalamnya. $< 3R_s$

AtmosphericPrisonEscape
sumber

Terima kasih atas jawaban Anda. Saya masih bingung apakah Anda mengatakan apakah itu mungkin atau tidak. Bisakah saya menembakkan peluru pepatah lurus ke bawah, tanpa sudut, di New York City lubang hitam dan menabraknya?

iMerchant

Ya Anda bisa, jika Anda membidik dengan baik. Inti dari jawaban saya adalah bahwa biasanya di ruang angkasa hal ini tidak akan terjadi, sehingga masalah yang bersifat umum pada umumnya membutuhkan gesekan, sebelum BH dapat mengambil alih dan 'melahapnya'. Inilah sebabnya mengapa di alam Anda biasanya memiliki disk.

AtmosphericPrisonEscape

Mengapa cakram dan bukan bola akresi? Saya tidak pernah mengerti mengapa benda-benda di ruang 3D (tata surya, cincin planet, dll) cenderung lebih atau kurang berakhir di bidang ekliptika yang sama. Mungkin itu pertanyaan yang sama sekali berbeda tetapi agak terkait karena "peluru" saya datang pada sudut yang berbeda dari disk akresi.

iMerchant

Apakah karena BH, bintang, planet, dll berputar pada porosnya sehingga mereka bukan bola yang sempurna dan sedikit menonjol di khatulistiwa karena gaya sentrifugal, sehingga memiliki gaya gravitasi yang lebih besar di tengah sekitar khatulistiwa? Mungkin saya baru saja menjawab pertanyaan saya sendiri dengan memikirkannya secara logis.

iMerchant

@ iMerchant: Tidak yakin apakah saya memahami pertanyaan Anda dengan benar, tetapi kedengarannya seperti sesuatu yang membingungkan saya banyak sebagai mahasiswa: Bagaimana gumpalan massa bulat simetris runtuh ke dalam disk? Itu tidak masuk akal. Nah solusinya adalah bahwa pada kenyataannya tidak ada yang simetris bola sempurna. Asimetri kecil akan menguat ketika awan gas runtuh secara radial dan akan menentukan arah rotasi bersih untuk keseluruhan awan. Setelah itu hanya masalah gesekan untuk membawa masalah ini ke pertengahan cakram masa depan. Ini tidak ada hubungannya dengan kekuatan grav yang lebih besar.

AtmosphericPrisonEscape

-1

Saya kira itu pasti mungkin, namun sangat tidak mungkin. Pertama-tama, Anda perlu masalah Anda langsung masuk, artinya harus bepergian langsung di BH. Setiap gerakan sedikit ke samping, dan itu akan mulai mengorbit dan berputar ke dalam lubang hitam. Itu target yang cukup kecil sehingga akan membuat skenario ini tidak terlalu masuk akal.

Namun, masalah utama Anda adalah kenyataan bahwa (1) lubang hitam biasanya memiliki medan magnet dan (2) lubang hitam juga biasanya berputar. Apa artinya ini adalah bahwa segala sesuatu yang mencoba masuk ke dalam lubang hitam akan cenderung tersapu dan dibawa bersama dengan medan magnet yang berputar, menyebabkannya mulai berputar ke dalam. Anda tentu saja bisa mengatakan bahwa bahan yang Anda salah adalah netral dan dengan demikian tidak t berinteraksi dengan medan, tetapi tidak mungkin ia akan tetap netral sepanjang jalan. Di beberapa titik gesekan dari jatuh akan membuatnya menjadi plasma dan kemudian akan "terikat" ke medan magnet. Jika Anda memiliki pengetahuan tentang medan magnet Anda, Anda mungkin menyarankan membuatnya sehingga masalah ini bisa jatuh ke kutub magnet karena tidak akan kemudian tidak akan terseret oleh medan magnet. Sayangnya,

Singkatnya, mungkin mungkin untuk merancang beberapa skenario di mana materi hanya "turun" ke lubang hitam tetapi keadaan untuk peristiwa semacam itu terjadi yang sangat langka dan kemungkinan akan hancur jika lubang hitam adalah baik berputar atau memiliki magnet bidang (yang hampir semuanya dilakukan).

angin barat
sumber

Tidak yakin tentang sedikit tentang menjadi plasma. Tidak ada banyak gesekan, kecuali jika Anda berinteraksi dengan disc akresi. Di sekitar lubang hitam bintang, kekuatan pasang surut mungkin cukup untuk merobek Anda menjadi plasma (?) Tetapi kekuatan pasang surut di cakrawala peristiwa lubang hitam supermasif tidak terlalu tinggi.

James K

@ James K, aku juga tidak yakin, tapi aku mengantisipasi itu pasti mungkin. Anggapan saya adalah bahwa material yang jatuh akan menjadi turbulen dan berpotensi memanaskan cukup untuk terionisasi. Bahkan jika itu bukan plasma sepenuhnya matang, beberapa ionisasi mungkin cukup untuk menyebabkan efek yang saya bicarakan, terutama bahan yang cukup padat sehingga bahan terionisasi dan berserikat tidak dapat memisahkan. Saya pikir setiap komentar pada topik ini akan menjadi spekulatif terbaik tanpa simulasi N tubuh penuh atau sesuatu.

zephyr

@ JamesK: Saya pikir disc biasanya harus menghasilkan jumlah yang baik dari emisi X dan UV, untuk BH dari beberapa massa matahari. Tergantung pada efisiensi pertambahan, ini bisa sampai sebagian kecil dari luminositas Eddington. Ini akan cukup untuk mengionisasi apa pun yang masuk dan tidak di tengah-tengah cakram akresi.