Bisakah lubang hitam supermasif "dibuat" seperti ini?
8
Bisakah dua galaksi (satu besar dan satu kecil) berpotongan dengan kecepatan untuk memungkinkan lubang hitam yang lebih kecil untuk melarikan diri tetapi tidak galaksi di sekitarnya?
Berkenaan dengan gambar bahwa pertanyaan Anda telah memperbarui pertanyaan Anda dengan: tidak, itu tidak akan terjadi (yang mengharuskan SMBH pusat galaksi yang lebih kecil merespons gravitasi dengan cara yang sama sekali berbeda dari bintang-bintang).
Peter Erwin
Jawaban:
0
Bisakah lubang hitam supermasif "dibuat" seperti ini?
Saya tidak berpikir mereka "dibuat" dengan cara ini, tapi saya pikir ya, mereka bisa "dibuat nakal" dengan cara ini.
Bisakah dua galaksi (satu besar dan satu kecil) berpotongan dengan kecepatan untuk memungkinkan lubang hitam yang lebih kecil untuk melarikan diri tetapi tidak galaksi di sekitarnya?
Saya pikir jawabannya adalah ya, tetapi tidak untuk alasan standar yang dijelaskan oleh Peter dan Mark. Saya mengatakan ini karena saya suka berpikir bahwa saya tahu bagaimana gravitasi bekerja, lihat esai ini . Itu karena saya sudah membaca makalah digital Einstein. Lihat paragraf kedua di sini , di mana Einstein mengatakan "kelengkungan sinar cahaya hanya dapat terjadi di mana kecepatan cahaya bervariasi secara spasial" . Medan gravitasi adalah tempat di mana apa yang sekarang disebut "koordinat" kecepatan cahaya bervariasi, dan karena kurva cahaya ini.
Mekanisme ini pada dasarnya adalah pembiasan, maka makalah ini: Vakum Inhomogen: Sebuah Interpretasi Alternatif Ruangwaktu Melengkung . Kami tidak menyebutnya pelensaan gravitasi secara gratis. Cahaya "membelok" seperti mobil membelok ketika bertemu lumpur di sisi jalan. Lihat artikel Profesor Ned Wright tentang Defleksi dan Penundaan Cahaya untuk informasi lebih lanjut. Dia tidak mengatakan cahaya itu dibelokkan karena ruangwaktu melengkung. Sebaliknya dia mengatakan ini: “Dalam arti yang sangat nyata, keterlambatan yang dialami oleh cahaya yang melewati benda besar bertanggung jawab atas defleksi cahaya. Gambar di bawah ini menunjukkan seikat sinar yang melewati Matahari pada berbagai jarak ” :
Gambar oleh Ned Wright
Ketika Anda menggabungkan ini dengan spin elektron dan sifat gelombang materi, Anda kemudian dapat menghargai mengapa sebuah elektron jatuh. Anda kemudian dapat menerapkannya pada masalah secara umum. Namun ketika Anda mencoba menerapkannya ke lubang hitam, itu tidak berfungsi. Lubang hitam adalah tempat di mana kecepatan cahaya "koordinat" adalah nol , dan itu bukan "putaran" dinamis. Jadi Anda tidak punya mekanisme untuk menjatuhkan lubang hitam.
Ini menunjukkan bahwa dalam tabrakan galaksi Anda, lubang hitam yang lebih kecil akan berlayar menembus galaksi yang lebih besar seperti peluru menembus kabut. Mengenai apakah ini benar, saya tidak dapat memastikan, karena konstitusi bagian dalam lubang hitam tetap menjadi pertanyaan terbuka. Tapi IMHO itu makanan untuk dipikirkan.
Sunting: Saya baru saja memperhatikan jawaban ini di
mana Rob Jeffries berkata "kecepatan orbital komponen black hole sebelum merger lebih besar dari setengah kecepatan cahaya" . Masalahnya adalah bahwa medan gravitasi adalah tempat di mana "kecepatan cahaya bervariasi secara spasial" . Kami memiliki bukti ilmiah yang kuat tentang ini, di mana jam optik menjadi lebih lambat ketika mereka lebih rendah. Kita melihat foton sebagai pergeseran warna karena kita dan jam kita berjalan lebih lambat ketika kita berada pada potensi gravitasi yang lebih rendah. Semua dalam relativitas umum Einstein menciptakan beberapa masalah bagi fisika lubang hitam kontemporer.
Saya tidak mengerti. Apakah maksud Anda lubang hitam kecil bisa masuk yang besar, lalu keluar? Ini benar-benar mengganggu apa yang saya pahami tentang lubang hitam. Tidak ada yang bisa lepas dari itu, kan?
J. Chomel
Di luar paragraf pertama, saya rasa semua ini tidak menjawab pertanyaan. Anda tidak berbicara tentang skenario OP.
HDE 226868
@ HDE226868: lihat "Ini menunjukkan bahwa dalam tabrakan galaksi Anda, lubang hitam yang lebih kecil akan berlayar langsung melalui galaksi yang lebih besar seperti peluru menembus kabut". Saya memiliki kesalahan ketik di sana di mana saya mengatakan lubang hitam bukan galaksi. Poin yang diperdebatkan di sini adalah bahwa menurut bacaan saya tentang Einstein, tidak ada mekanisme di mana lubang hitam jatuh.
John Duffield
1
Pembacaan Einstein Anda salah. Kita tahu bahwa lubang hitam dapat mengorbit dalam sistem biner - begitulah lubang hitam pertama ditemukan - dan mereka berperilaku (secara gravitasi) seperti halnya bintang dengan massa yang sama. (Dan, tentu saja, kita sekarang memiliki deteksi gelombang gravitasi dari penggabungan lubang hitam, yang menunjukkan (lagi) bahwa lubang hitam mematuhi Relativitas Umum.
Peter Erwin
@ Peter Erwin: Saya tidak ragu bahwa lubang hitam ditemukan dalam sistem biner. Dan saya tidak ragu bahwa bintang pendamping itu mengorbit lubang hitam. Tapi bisakah Anda memberi saya referensi yang menunjukkan bahwa lubang hitam juga mengorbit bintang pendampingnya? Adapun Einstein, dia mengatakan apa yang dia katakan, dan dia mengatakannya berulang kali tahun demi tahun. Saya telah memberikan kutipan yang relevan dalam esai ini: kecepatan cahaya tidak konstan . Saya merujuk pada makalah Einstein 1939 di tempat lain.
John Duffield
10
Saya berasumsi Anda bertanya tentang lubang hitam supermasif pusat (SMBH, satu per galaksi), bukan lubang hitam bermassa bintang.
Jawabannya adalah ya, tetapi yang sebenarnya terjadi adalah kedua SMBH harus bergabung dulu, dan kemudian SMBH gabungan yang dihasilkan kadang-kadang dapat dikeluarkan dari galaksi gabungan (gabungan).
[Diedit untuk menambahkan: Karena Anda telah memperbarui pertanyaan dengan serangkaian diagram, saya harus menyatakan secara eksplisit bahwa skenario yang disarankan oleh diagram - bintang di galaksi yang lebih kecil bergabung menjadi galaksi besar, tetapi SMBH melanjutkan hampir tidak terpengaruh - tidak secara fisik mungkin. Sebagian besar bintang dari galaksi yang lebih kecil tidak akan berakhir di pusat galaksi besar, tetapi karena gesekan dinamis , SMBH akan melakukannya .]
Siaran pers NASA ini dari 2017 menggambarkan penemuan quasar yang tampaknya dikeluarkan dari galaksi yang baru saja digabungkan. Saya akan melanjutkan dan mengutip deskripsi mereka tentang mekanisme yang disarankan (kemungkinan ini telah disarankan oleh studi teoritis setidaknya sepuluh atau lima belas tahun):
Menurut teori mereka, dua galaksi bergabung, dan lubang hitam mereka mengendap di pusat galaksi elips yang baru terbentuk. Saat lubang hitam berputar satu sama lain, gelombang gravitasi terlempar keluar seperti air dari alat penyiram rumput. Benda-benda besar dan kuat bergerak lebih dekat satu sama lain seiring waktu ketika mereka memancarkan energi gravitasi. Jika dua lubang hitam tidak memiliki massa dan laju rotasi yang sama, mereka memancarkan gelombang gravitasi lebih kuat di sepanjang satu arah. Ketika dua lubang hitam bertabrakan, mereka berhenti menghasilkan gelombang gravitasi. Lubang hitam yang baru digabungkan kemudian mundur ke arah berlawanan dari gelombang gravitasi terkuat dan melesat seperti roket.
Karena sebagian besar galaksi masif - termasuk galaksi yang telah mengalami merger besar di masa lalu - memiliki SMBH di pusatnya, gaya gravitasi biasanya tidak cukup kuat untuk mengeluarkan SMBH; sebaliknya, SMBH kehilangan energi ke bintang-bintang di bagian dalam galaksi yang bergabung melalui gesekan dinamis, dan mengendap kembali ke pusat. Tetapi tampaknya kadang-kadang ada cukup tendangan untuk memungkinkan SMBH untuk melarikan diri.
Kemungkinan lain adalah bahwa jika dua galaksi bergabung dan SMBH mereka membentuk biner, dan kemudian galaksi lain (dengan SMBH sendiri) bergabung sebelum dua SMBH sebelumnya benar-benar bergabung, maka Anda dapat memiliki interaksi tiga tubuh antara SMBH yang datang terlambat. dan SMBH biner, yang dapat menyebabkan salah satu SMBH dikeluarkan. Tetapi ini membutuhkan waktu yang tepat, dan mungkin tidak terlalu sering terjadi.
Itu jawaban yang bagus Peter. Saya pikir ada sesuatu masalah tentang bagaimana lubang hitam bergerak di bidang gravitasi, tapi itu satu hari lagi.
John Duffield
4
Ya, dan pada kenyataannya mekanisme yang agak seperti ini mungkin telah membuang sejumlah besar BH ke ruang intergalaksi.
Lubang hitam cenderung mengendap menuju pusat galaksi (efek dari gesekan dinamis). Ketika mereka menetap, mereka "dingin" dengan penguapan. Kekacauan BH yang mengorbit pusat massa semua berinteraksi, terutama ketika dua dari mereka mendekati. Bergantung pada geometri nyaris, satu BH dapat memperoleh energi dengan mengorbankan yang lain. Satu berayun ke orbit yang lebih besar dan yang lainnya masuk ke orbit yang lebih kecil.
Terkadang orbit yang lebih besar adalah hiperbolik dan BH terlempar keluar dari galaksi. Ini menghilangkan energi orbital dari kumpulan BH dan semuanya menyusut sedikit dan pertemuan menjadi sedikit lebih umum. Pada akhirnya, banyak perangkat BH asli dibuang ke ruang intergalaksi.
Berapa banyak? Belum ada yang tahu. Kami memiliki bukti bagus tentang satu BH sangat besar (> 10 6 massa matahari) di pusat Bimasakti, tetapi hasil terbaru menunjukkan mungkin ada sebanyak 10.000 BH lebih kecil (masing-masing ~ 10 massa matahari) di orbit di sekitarnya .
Jika yang terakhir benar, mungkin ada banyak BH yang berkeliaran di ruang intergalaksi!
Saya pikir pertanyaannya adalah tentang lubang hitam supermasif pusat , bukan lubang hitam massa-bintang biasa.
Peter Erwin
1
Bagaimanapun, analisis Anda mengabaikan interaksi dengan bintang, yang akan melebihi jumlah lubang hitam; karena sebagian besar bintang bermassa rendah, maka kecenderungannya adalah lubang hitam kehilangan energi dan tenggelam ke pusat, dengan bintang bermassa lebih rendah mendapatkan energi. Dan interaksi dua tubuh hanya terjadi di lingkungan yang sangat padat. Ini bukan cara yang efektif untuk mengeluarkan lubang hitam.
Peter Erwin
Itu tidak mengubah apa pun secara kualitatif: BHs masih bisa terlempar keluar dari galaksi, karena semakin padat mereka ke pusat, semakin sering interaksi dekat yang melakukan pelemparan dan ini mengimbangi kecepatan melarikan diri yang agak lebih tinggi dari dekat.
Mark Olson
2
Tidak, ini tidak akan mengeluarkan BH. Karena interaksi melibatkan bintang dengan rentang massa (kebanyakan<BHs), akan ada pemisahan massa: benda yang lebih besar akan kehilangan energi dan tenggelam ke jari-jari yang lebih kecil, sedangkan benda yang lebih kecil akan mendapatkan energi. Hasilnya akan menjadi konsentrasi BH dan bintang masif menuju pusat inti galaksi. en.wikipedia.org/wiki/Mass_segregation_(astronomy)
Jawaban:
Saya tidak berpikir mereka "dibuat" dengan cara ini, tapi saya pikir ya, mereka bisa "dibuat nakal" dengan cara ini.
Saya pikir jawabannya adalah ya, tetapi tidak untuk alasan standar yang dijelaskan oleh Peter dan Mark. Saya mengatakan ini karena saya suka berpikir bahwa saya tahu bagaimana gravitasi bekerja, lihat esai ini . Itu karena saya sudah membaca makalah digital Einstein. Lihat paragraf kedua di sini , di mana Einstein mengatakan "kelengkungan sinar cahaya hanya dapat terjadi di mana kecepatan cahaya bervariasi secara spasial" . Medan gravitasi adalah tempat di mana apa yang sekarang disebut "koordinat" kecepatan cahaya bervariasi, dan karena kurva cahaya ini.
Mekanisme ini pada dasarnya adalah pembiasan, maka makalah ini: Vakum Inhomogen: Sebuah Interpretasi Alternatif Ruangwaktu Melengkung . Kami tidak menyebutnya pelensaan gravitasi secara gratis. Cahaya "membelok" seperti mobil membelok ketika bertemu lumpur di sisi jalan. Lihat artikel Profesor Ned Wright tentang Defleksi dan Penundaan Cahaya untuk informasi lebih lanjut. Dia tidak mengatakan cahaya itu dibelokkan karena ruangwaktu melengkung. Sebaliknya dia mengatakan ini: “Dalam arti yang sangat nyata, keterlambatan yang dialami oleh cahaya yang melewati benda besar bertanggung jawab atas defleksi cahaya. Gambar di bawah ini menunjukkan seikat sinar yang melewati Matahari pada berbagai jarak ” :
Ketika Anda menggabungkan ini dengan spin elektron dan sifat gelombang materi, Anda kemudian dapat menghargai mengapa sebuah elektron jatuh. Anda kemudian dapat menerapkannya pada masalah secara umum. Namun ketika Anda mencoba menerapkannya ke lubang hitam, itu tidak berfungsi. Lubang hitam adalah tempat di mana kecepatan cahaya "koordinat" adalah nol , dan itu bukan "putaran" dinamis. Jadi Anda tidak punya mekanisme untuk menjatuhkan lubang hitam.
Ini menunjukkan bahwa dalam tabrakan galaksi Anda, lubang hitam yang lebih kecil akan berlayar menembus galaksi yang lebih besar seperti peluru menembus kabut. Mengenai apakah ini benar, saya tidak dapat memastikan, karena konstitusi bagian dalam lubang hitam tetap menjadi pertanyaan terbuka. Tapi IMHO itu makanan untuk dipikirkan.
Sunting: Saya baru saja memperhatikan jawaban ini di mana Rob Jeffries berkata "kecepatan orbital komponen black hole sebelum merger lebih besar dari setengah kecepatan cahaya" . Masalahnya adalah bahwa medan gravitasi adalah tempat di mana "kecepatan cahaya bervariasi secara spasial" . Kami memiliki bukti ilmiah yang kuat tentang ini, di mana jam optik menjadi lebih lambat ketika mereka lebih rendah. Kita melihat foton sebagai pergeseran warna karena kita dan jam kita berjalan lebih lambat ketika kita berada pada potensi gravitasi yang lebih rendah. Semua dalam relativitas umum Einstein menciptakan beberapa masalah bagi fisika lubang hitam kontemporer.
sumber
Saya berasumsi Anda bertanya tentang lubang hitam supermasif pusat (SMBH, satu per galaksi), bukan lubang hitam bermassa bintang.
Jawabannya adalah ya, tetapi yang sebenarnya terjadi adalah kedua SMBH harus bergabung dulu, dan kemudian SMBH gabungan yang dihasilkan kadang-kadang dapat dikeluarkan dari galaksi gabungan (gabungan).
[Diedit untuk menambahkan: Karena Anda telah memperbarui pertanyaan dengan serangkaian diagram, saya harus menyatakan secara eksplisit bahwa skenario yang disarankan oleh diagram - bintang di galaksi yang lebih kecil bergabung menjadi galaksi besar, tetapi SMBH melanjutkan hampir tidak terpengaruh - tidak secara fisik mungkin. Sebagian besar bintang dari galaksi yang lebih kecil tidak akan berakhir di pusat galaksi besar, tetapi karena gesekan dinamis , SMBH akan melakukannya .]
Siaran pers NASA ini dari 2017 menggambarkan penemuan quasar yang tampaknya dikeluarkan dari galaksi yang baru saja digabungkan. Saya akan melanjutkan dan mengutip deskripsi mereka tentang mekanisme yang disarankan (kemungkinan ini telah disarankan oleh studi teoritis setidaknya sepuluh atau lima belas tahun):
Karena sebagian besar galaksi masif - termasuk galaksi yang telah mengalami merger besar di masa lalu - memiliki SMBH di pusatnya, gaya gravitasi biasanya tidak cukup kuat untuk mengeluarkan SMBH; sebaliknya, SMBH kehilangan energi ke bintang-bintang di bagian dalam galaksi yang bergabung melalui gesekan dinamis, dan mengendap kembali ke pusat. Tetapi tampaknya kadang-kadang ada cukup tendangan untuk memungkinkan SMBH untuk melarikan diri.
Kemungkinan lain adalah bahwa jika dua galaksi bergabung dan SMBH mereka membentuk biner, dan kemudian galaksi lain (dengan SMBH sendiri) bergabung sebelum dua SMBH sebelumnya benar-benar bergabung, maka Anda dapat memiliki interaksi tiga tubuh antara SMBH yang datang terlambat. dan SMBH biner, yang dapat menyebabkan salah satu SMBH dikeluarkan. Tetapi ini membutuhkan waktu yang tepat, dan mungkin tidak terlalu sering terjadi.
sumber
Ya, dan pada kenyataannya mekanisme yang agak seperti ini mungkin telah membuang sejumlah besar BH ke ruang intergalaksi.
Lubang hitam cenderung mengendap menuju pusat galaksi (efek dari gesekan dinamis). Ketika mereka menetap, mereka "dingin" dengan penguapan. Kekacauan BH yang mengorbit pusat massa semua berinteraksi, terutama ketika dua dari mereka mendekati. Bergantung pada geometri nyaris, satu BH dapat memperoleh energi dengan mengorbankan yang lain. Satu berayun ke orbit yang lebih besar dan yang lainnya masuk ke orbit yang lebih kecil.
Terkadang orbit yang lebih besar adalah hiperbolik dan BH terlempar keluar dari galaksi. Ini menghilangkan energi orbital dari kumpulan BH dan semuanya menyusut sedikit dan pertemuan menjadi sedikit lebih umum. Pada akhirnya, banyak perangkat BH asli dibuang ke ruang intergalaksi.
Berapa banyak? Belum ada yang tahu. Kami memiliki bukti bagus tentang satu BH sangat besar (> 10 6 massa matahari) di pusat Bimasakti, tetapi hasil terbaru menunjukkan mungkin ada sebanyak 10.000 BH lebih kecil (masing-masing ~ 10 massa matahari) di orbit di sekitarnya .
Jika yang terakhir benar, mungkin ada banyak BH yang berkeliaran di ruang intergalaksi!
sumber