Som ni kanske lagt märke till har jag lagt upp ett arbete om svarta hål här på bloggen.
För er som förunderligt nog inte skulle vara intresserade av ett bekanta er med detta magnifika fenomen, finns andra inlägg som inte innehåller så mycket astronomi om ni scrollar ner, alternativt bara läser under rubriken "småfilosofi".
För övrigt kan jag säga att ni som skippar de svarta hålen går miste om riktig sensationell vetenskap!

Btw inlägget "Sagan om Universum" handlar en del om astronomi men inte om svarta hål, och jagb rekommenderar det starkt=)

/Ika

Sagan om Universum

Vem läste min rubrik med det svenska ordet "sagan", och vem av er hörde det engelska efternamnet "Sagan" [Sejgan] uttalas huvudet?
Oavsett hade ni varken rätt eller fel - jag syftade på båda.
Efter att ha mottagit ett antal artiklar, uppsatser mm av den amerikanske astronomen och forskaren Carl Sagan - som arbetat just med sagan om Universum - från min kompis Albin, har mitt intresse för Sagan ökat avsevärt. Tyvärr har jag inte hunnit läsa mer än en bråkdel av texterna (det får bli under de närmaste loven) men det finns en del av honom på youtube, och allt han sysslar med finns inom ramarna för mina intresseområden

Jag dök bara in här ett slag för nämna, att allting kommer ta slut.
I skolan lär vi oss att universum startade i Big Bang, en "stor smäll" (trots att ljud inte hörs i vakuum), och att detta resulterade i att materien skjöts ifrån centrum ut, och bildade universum.
Men vi lär oss också att detta resultat inte är konstant. Materien - som vid det här laget bildat galaxer av stjärnor, asteroider och andra himlakroppar - rör sig fortfarande ifrån varandra - och det är en accelererane rörelse.
Sedan är frågan om denna acceleration är ökande eller avtagande. Det är trots allt inte fullständigt vakuum i rymden och det som känns mest logiskt är att materiens acceleration så småningom kommer avta och vi då får en konstant hastighet på materien, varpå denna hastighet kommer börja avta. Efter en tid (en lång sådan), kommer alltså materien att dras inåt igen.
Detta pga att gravitationen mellan de olika himlakropparna blir större än "sprängkraften" från Big Bang. Det hade sett ut som att vi drogs inåt mot ett svart hål. Problemet är bara att det i det här fallet inte hade funnits något svart hål där all materia mötts - materien hade själv skapat detta masscentra.
Efter detta hade ett möjligt, nytt Big Bang, ägt rum utifrån detta masscentra, och vi hade fått ett nytt Universum! Som Albin så fint uttryckte det: "Universums evigt dunkande hjärta".

Men om nu denna materiens acceleration är ökande? Vad om materien rör sig ifrån varandra, snabbare och snabbare, och även denna ökning ökar? Hade vi ritat det med en funktion som en kurva hade den snabbt stigit till synes rakt uppåt.
Mina funderingar går då till vad som möjligen kunnat orsaka denna accelererande acceleration.
Ett svart hål hade dragit till sig materia med ökande acceleration.
Ett slags svart hål är alltså det troligaste fenomen som kunnat orsaka en accelererande acceleration.
Ett problem är bara det svarta hålets fysiska egenskaper. De vita och de svarta hålens egenskaper krockar. (En annan slutsats är att ett vitt hål skapat av universums expansion är en omöjlighet.)
Ett svart hål drar till sig materia med ofantlig kraft, men definieras även som att materien är så hoppressad som möjligt. Ett vitt hål är dess motsats.
För att vara ett svart håls raka motsats behöver ett vitt hål inte bara skjuta ifrån sig materia - det behöver dessutom vara utspritt på en så stor area som möjligt, eftersom en singularitet - det som är den egentliga beståndsdelen i ett svart hål - är materia som enkelt förklarat är så hoppressat som möjligt.
Men hur kan då någonting vara så utspritt som möjligt?
Det har jag egentligen redan nämnt, i min förklaring till vad som skulle hända om accelerationen var avtagande. Men förutsättningen för detta är att materien som ska vara så utspritt som möjligt måste ha en hastighet utåt från början; ingen kan ju placera ut himlakropparna på sina absolut mest utspridda positioner.
Och om materien som ska vara så utspridd som möjligt har en hastighet, måste denna avta för att materien ska kunna bli just så utspridd som möjligt - vilket leder oss tillbaks till ruta ett.
Dessutom, som jag sade, hade de vita och de svarta hålens egenskaper krockat.
Det materien dras mot hade behövt vara både så utspritt som möjligt, och dra till sig materia med kraften hos ett svart hål.
På samma sätt kan universum omöjligt ha bildats ur ett svart hål, eftersom det endast är ett vitt hål som skjuter ifrån sig materia, och all materia i universum har expanderat ut från en enda punkt, alltså materia som varit så hoppressad som möjligt.
Den enda tänkbara förklaringen jag har just nu - om inte universums expansion har en avtagande acceleration , är att vita hål och svarta hål sitter ihop; ett vitt hål är det svarta hålets baksida.
Ni kommer få läsa mer om det här i min kommande, efterlängtade följetång om Svarta Hål!

Det jag nämnde i början, om att allting kommer ta slut, var en uppenbarelse jag fick när jag såg just ett klipp på youtube. Hur mycket vi än blir tillsagda att universum expanderar och förändras, tänker vi ändå att universum är mer eller mindre konstant. Detta för att universums utveckling sker under ett spann av tid som vi under en livsålder bara är en bråkdel av, och en extremt liten sådan.
Men allt vi ser, kommer få ett slut. Eller en ny början, vem vet.
Universum är kanske inte vad det ser ut att vara, men säkert är att det kommer att förändras.
Glöm inte att kolla in Carl Sagan!
/Ika

SVARTA HÅL Källor (Endast för sakens skull och för de som vill läsa mer)

Vad är ett svart hål?
http://hem.passagen.se/anders.lilliehook/svarta.htm
http://search.nasa.gov/search/search.jsp?nasaInclude=black+hole
http://www.kosmologika.net/Blackholes/Svarta_hal_-_Fran_da_till_nu.html
http://www.kosmologika.net/Blackholes/Singulariteter_i_svarta_hal.html
http://paranormal.se/topic/svart_hal.html
Astronomiarbete Svart hål från 9:an.


Egenskaper och uppbyggnad
http://hem.passagen.se/anders.lilliehook/svarta.htm
http://sv.wikipedia.org/wiki/Svarta_h%C3%A5l#H.C3.A4ndelsehorisonten
http://hem.passagen.se/pzsvartahal/hawkingstralning.htm
http://74.125.77.132/search?q=cache:GwBrZhLdqvgJ:www.fyrisskolan.uppsala.se/forening/astrofor/sidor/arbeten/Svarta_h%C3%A5l%3B%2520av%2520David%2520Nelander.doc+yttre+och+inre+h%C3%A4ndelsehorisont&cd=4&hl=sv&ct=clnk&gl=se
http://sv.wikipedia.org/wiki/Hawkingstr%C3%A5lning
Astronomiarbete Svarta hål från 9:an


Vad händer om man åker ner i ett svart hål?
http://hem.passagen.se/anders.lilliehook/

Svarta hålens historia, teorins framväxt
http://www.kosmologika.net/Blackholes/Svarta_hal_-_Fran_da_till_nu.html
http://sv.wikipedia.org/wiki/Termodynamik
http://www.kosmologika.net/Blackholes/Singulariteter_i_svarta_hal.html
http://hem.passagen.se/anders.lilliehook/historia.htm

Hur kan man upptäcka svarta hål?
http://www.kosmologika.net/Blackholes/Hur_kan_svarta_hal_upptackas.html
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap080811.html
http://hem.passagen.se/anders.lilliehook/svarta.htm

Svarta hål i galaxers mitt
http://sv.wikipedia.org/wiki/Supermassiva_svarta_h%C3%A5l
http://www.illvet.se/polopoly.jsp?d=147&a=402
http://images.google.se/imgres?imgurl=http://www.linnaeus.uu.se/online/fysik/makrokosmos/gifs/HSTngc4261.gif&imgrefurl=http://www.linnaeus.uu.se/online/fysik/makrokosmos/svartahal.html&usg=__MqSf1FnoRXscG7gBFLgi_7XIU_I=&h=686&w=600&sz=169&hl=sv&start=14&tbnid=XWLsrF1O9jUbtM:&tbnh=139&tbnw=122&prev=/images%3Fq%3Dsvart%2Bh%25C3%25A5l%252Bgalax%26gbv%3D2%26hl%3Dsv
http://images.google.se/imgres?imgurl=http://www.linnaeus.uu.se/online/fysik/makrokosmos/gifs/HSTngc4261.gif&imgrefurl=http://www.linnaeus.uu.se/online/fysik/makrokosmos/svartahal.html&usg=__MqSf1FnoRXscG7gBFLgi_7XIU_I=&h=686&w=600&sz=169&hl=sv&start=14&tbnid=XWLsrF1O9jUbtM:&tbnh=139&tbnw=122&prev=/images%3Fq%3Dsvart%2Bh%25C3%25A5l%252Bgalax%26gbv%3D2%26hl%3Dsv
http://sv.wikipedia.org/wiki/Svarta_h%C3%A5l
Film från UR om svarta hål som vi såg på lektion.


Maskhål och vita hål
http://sv.wikipedia.org/wiki/Maskh%C3%A5l
http://www.kosmologika.net/Blackholes/Wormholes.html
http://hem.passagen.se/anders.lilliehook/mask.htm
http://www.zamandayolculuk.com/cetinbal/maskhalx.htm
http://sv.wikipedia.org/wiki/Vita_h%C3%A5l

Min teori
http://www.kosmologika.net/Blackholes/Svarta_hal_-_Fran_da_till_nu.html
http://www.kosmologika.net/Blackholes/Singulariteter_i_svarta_hal.html
http://chandra.harvard.edu/photo/2002/0192/
http://hem.passagen.se/anders.lilliehook/
Astronomiarbete Svarta Hål från 9:an

Min teori OBS Gammal!

Dett är som sagt en gammal formulering av de första tankarna jag hade kring universums skpelse och uppbyggnad, som tog plats i mitt huvud när jag skrev detta arbetet för ett år sedan.

Sedan dess har mina teorier diskuterats flitigt och utvecklats avsevärt - om ni har läst och tänker läsa min blogg så kommer ni märka detta.

Min teori

När jag först läste om svarta hål i nian, blev jag mycket intresserad och genom ett välgjort skolarbete fick jag mycket information som inspirerade mig till en egen teori om vilken roll de svarta hålen kan spela i universums uppbyggnad.
Tyvärr är det inte många som tar min teori på fullt allvar (en av dessa är jag själv), men både Einstein och Hawking var ju skeptiska till sina teorier, innan det visade sig hur geniala de egentligen var.

När jag läste på fick jag höra om maskhål och vita hål, aktiva och passiva galaxer samt en teori som sade att ”botten” av ett svart hål klipps av från vårt universum. Karl Schwarzchild kom utifrån Einsteins teorier fram till denna teorin, eftersom det som åker ner i ett svart hål aldrig kan återvända, och förutsättningarna i ett svart hål är helt annorlunda de som annars finns i vårt universum. En tanke började då ta plats i mitt huvud, och undermedvetet började jag fundera över hur sådana fenomen skulle kunna hänga ihop.

Genom studier och teorier har man angående universums skapelse kunnat komma fram till vad som hände ögonblicket precis efter att universum skapades. Vi vet med ganska stor säkerhet att det skedde en explosion som fick materien att skjutas iväg åt alla olika håll.
Tänk om, tänkte jag då, vi inte har kunnat se den materien, för att den ögonblicket innan den bildade Big Bang befann sig i ett annat universum? Vita hål är ju motsatsen till svarta hål, och svarta hål drar in materia mot en samlad punkt. Alltså borde vita hål skjuta ut materia på alla möjliga håll och kanter.

Så, om vi nu lägger till teorin om att änden på svarta hål klipps av från vårt universum, kan det inte vara så att ett svart hål i ett parallellt universum har tagit upp så pass mycket massa, att dess botten och singularitet klipps av från sitt universum, och bildar ett motsatt, vitt hål som i sin tur skjuter ut singulariteten i form av splittrade partiklar, och bildar vårt universum? ( se bild nederst på sidan).
Om man därtill lägger aktiva och passiva galaxkärnor (svarta hål), kanske de passiva är svarta hål vars ”botten” bildat ett vitt hål vars massa övergått i ett annat universum.

Om man då tänker sig att varje svart hål har ett vitt hål på sin ”baksida”, bildar dessa en kedja av universum som tillsammans bildar ett enda oändligt mega-universum!

När jag nu återigen läser om svarta hål och väljer att göra mer fördjupade studier än tidigare, kom jag att läsa om teorierna bakom svarta håls historia. Jag hittar nu ännu en punkt som ger min teori ännu mer stöd. I samband med forskning om singulariteter (se stycket Svarta håls historia, teorins framväxt, stycke 9), kom Stephen Hawking tillsammans med tre kollegor fram till att en singularitet måste ha existerat i Big Bang. Om universum en dag kommer att kollapsa, måste det även då bildas en singularitet.

Jag hittade även en modern artikel som sade att forskarna hittat en galax som rör sig baklänges, runt vintergatan. Allting, alla himlakroppar i vårt universum, rör ju sig som känt ifrån varandra – universum expanderar. Det artikeln sade skulle kunna tyda på att vårt universum bildats ur mer än ett vitt hål, alternativt (mer troligt) att det bildats ett maskhål inuti vårt universum. Detta skulle kunna vara bevis för att maskhål och vita hål verkligen kan bildas.

Maskhål och Vita hål

Maskhål
Maskhål är endast teoretiska lösningar på Einsteins fältekvationer (en del av kvantgravitationen). Dock säger en del naturvetenskapliga fenomen baserade på just dessa lagarna (elektromagnetiska vakuumfluktuationer, det vill säga de partikel-antipartikel-par som hela tiden bildas och slås samman till energi i universum, se stycket Hawkingstrålning) att maskhål hade förstörts ögonblicket efter att de bildats. Man har alltså inte lyckats skåda något sådant i världsrymden, eftersom de inte bildas naturligt. Teorierna om maskhål bygger på att man länkar samman två svarta hål på olika ställen i universum, till en genväg i rumtiden. Detta skulle endast kunna ske om man spänner ut de svarta hålen med negativ energi eller antigravitation, så att man får ett stabilt svart hål. Detta görs genom att förena singulariteten med så kallad exotisk materia (ännu ej upptäckt materia). Maskhål är annars så instabila att minsta rubbning hade resulterat i en kollaps. Hade man trots allt lyckats få ett maskhål stabilt, hade en resa genom det ändå med väldigt hög sannolikhet slutat med döden, detta eftersom maskhålen även de sänder ut stora mängder strålning och dessutom hade gravitationen vid ens fötter varit mycket större än den vid huvudet, vilket hade resulterat i att man slits itu.

Tidsresor med maskhål
Tidsresor genom maskhål skulle kunna utföras med hjälp av den så kallade tvillingparadoxen. Den bygger på att tiden enligt Einsteins relativitetsteori går långsammare när man färdas snabbare. Om man skickar ut ena halvan av ett tvillingpar i en rymdraket med mycket hög hastighet, har alltså han eller hon åldrats långsammare än syskonet på jorden. Om man skapar ett maskhål i rymden, och sedan på samma sätt sänder iväg den ena av öppningarna med mycket höga hastigheter, hamnar man på en annan plats i en annan tid. En tidsmaskin hade alltså skapats. Har man dessutom två maskhål bredvid varandra och accelererar det ena men får det sedan att retardera och återkomma till sin ursprungliga placering bredvid det andra hålet, har objekten vid denna öppning åldrats långsammare samtidigt som det befinner sig på samma plats. Med denna metod skulle en människa som ser sig själv genom den accelererade öppningen kunna resa bakåt i tiden och till exempel skjuta sig själv!
Men vad händer då med människan? Detta är ännu en paradox som forskare och filosofer grubblar över, men de har en lösning som förutsätter att det skulle finnas en ännu okänd naturlag (en slags skyddsmekanik som isåfall hade gjort det omöjligt för stabila maskhål att existera), som begränsar vad man kan göra och inte göra vid en tidsresa, liksom gravitationen hindrar oss från att gå uppåt på en vägg. Om denna naturlag hade funnits, innebär det dock att den fria viljan varit en illusion (eftersom kraften som styrt vad vi kan göra hade varit större än vår vilja).


Vita hål
Det finns inte lika mycket forskning bakom vita hål som maskhål, detta är mest välspekulerade motsatser till svarta hål. Om svarta hål suger åt sig allt som kommer i dess väg, borde vita hål skjuta bort allt som kommer i dess väg. Detta gör att vita hål skulle vara baksidan av ett svart hål, alltså skjuta ut det som det svarta hålet suger in. Det skulle då synas som en extremt stark ljuskälla, och det hade också varit omöjligt att närma sig det, då det skulle haft en ”motsatt gravitation” och alltså knuffat iväg en. Vita hål är alltså inte en typ av maskhål, eftersom materiens väg genom är enkelriktad. Jag utvecklar mina tankar om vita hål i stycket ”Min teori”.

Svarta hål i galaxers mitt

<--Hubble-bild av galaxen NGC4261, med ett lysande område i centrum vilket indikerar på ett svart hål.

På senare tid har det upptäckts vad man tror är svarta hål i mitten av galaxer. Det har mer eller mindre bekräftats att kärnan i vår galax, Vintergatan, består av ett svart hål. Detta hål ska vara ungefär 2,6 miljoner solmassor tungt och om man tittar upp mot stjärnhimmeln, ligger det i stjärnbilder Skytten. De flesta galaxer tycks ha ett svart hål i sitt centrum, och man har ännu inte hittat en galax som man kunnat konstatera inte har det. Genom att studera hur stjärnor och gasmoln rör sig runt centrum kan man se om det rör sig om ett svart hål. Man kan också se kärnans aktivitet. Om mycket strålning avges från centrum, visar detta på att ett svart hål finns där, då strålningen tros komma från att det svarta hålet suger i sig stora mängder materia. Dock får man använda radioteleskop för att upptäcka denna strålning. Synligt ljus lyckas nämligen inte passera genom de tjocka gasmoln som normalt sett finns runt en galax centrum. Det kan även bildas så kallade jetar av strålning som strålar ut ur det svarta hålet (se bild nedan).
<--Galaxen M87 med en mycket lång jet-stråle strålandes ut från dess centrum.

Dessa svarta hål i mitten av galaxer kallas supermassiva, eftersom de har en massa flera miljoner eller till och med miljarder gånger större än vår sol. Ett sådant svart hål kan bildas på flera sätt. Antingen om det finns tillräckligt många stjärnor på ett tillräckligt litet område i universum, om en tillräckligt stor massa sugs in i ett annat svart hål (så att dess massa växer till ett supermassivt svart hål), eller om två eller flera svarta hål stöter på varandra och slås samman. Alla dessa förutsättningar finns i mitten av galaxer.
Anledningen till att svarta hål kan finnas i mitten av galaxer, kan vara att det var med att bilda själva galaxen från början. Vid bildning av galaxer bildas väldiga massor gas som matar det svarta hålet. Denna gasmassa ger en kontakt mellan det svarta hålet i mitten av galaxen och stjärnorna i ytterkanten av galaxen, och detta ger att det svarta hålets massa är proportionellt mot de yttre stjärnornas radialhastighet (hastigheten riktad från eller mot en observatör).
Denna teori baseras på en engelsk undersökning som säger att när en galax bildas, samlas gasmoln vars centrum kollapsar till ett svart hål. Först bildas så mycket kraft att den övriga gasen skjuts iväg från det svarta hålet, men sedan börjar det sluka stora delar av gasen, vilket ger upphov till mycket kraftig värme-strålning. Denna får sedan resten av gasen att kondenseras till stjärnor, och dessa får en hastighet i cirkelformade banor runt det svarta hålet. Ju snabbare dessa stjärnor är, desto större massa måste det svarta hålet ha, eftersom det var detta som gav stjärnorna dess hastighet från början. Detta är en trolig förklaring till sambandet mellan de yttre stjärnornas hastigheter och det svarta hålets massa.

Hur kan man upptäcka svarta hål?

Man skulle ju kunna tänka sig att det är väldigt svårt att hitta svarta hål eftersom de inte sänder iväg något synligt ljus. Dock sänder de iväg otroligt stora mängder röntgenstrålning, och med ett radioteleskop är detta lätt att finna. Röntgenstrålningen kommer främst från gasen som virvlar runt det svarta hålet. När dessa moln gnids mot varandra uppgår dess temperatur till extrema höjder, vilket ger alla möjliga sorters strålning. Man kan även se hur svarta hål stjäl gas av stjärnor(se t h).
Så, hur skiljer man då strålningen som sänds ut från de svarta hålen från strålningen från explosioner, kollisioner eller andra kraftfulla himlakroppar i universum? Jo, om materia krockar med ett föremål utan händelsehorisont (en vanlig kropp), så ser vi ljuset från kollisionen, eftersom det inte sträcks ut utan fortsätter ut i rymden i form av vågor. Om materia kolliderar med ett svart hål, som ju har händelsehorisont, lyckas inte strålningen ta sig bort därifrån. Om man följer en väntad kollision i rymden, och endast lyckas se en bråkdel av den förväntade frigjorda energin, kan man anta att materien kolliderat med ett svart hål.
Simulering av hur ett svart hål hade böjt ljuset från Vintergatan.
Som ni märker är alla dessa tillvägagångssätten endast gångbara så länge det svarta hålet samverkar med materia. Om ett svart hål är helt själv i rymden, är det alltså mycket svårt att upptäcka dem. Det kan även vara så att det svarta hålet har en galax av mörk materia, och då kan vi inte se den heller.
Ett annat sätt att upptäcka de svarta hålen, är om en himlakropp passerar förbi det svarta hålet. Gravitationen från det svarta hålet böjer då strålningen och ljuset från himlakroppen (se t h). Detta fenomen kallas en gravitationslins, och det är det vanligaste sättet att upptäcka svart hål.

Om man hittar ett ställe i universum som innehåller otroligt mycket massa, är det troligt att där finns ett svart hål. Massan kan beräknas via undersökningar av himlakroppars hastighet i närheten av stället. Exempel på sådana ställen är centrum av galaxer, vilket jag utvecklar i stycket ”Svarta hål i galaxers mitt”.

Stephen Hawkings forskning

På sjuttiotalet började en man vid namn Stephen Hawking att forska kring svarta hål. Han visade att den absoluta horisonten hos svarta hål alltid växer. Denna areaökningssats ledde Hawking in på termodynamikens (läran om energi, speciellt värmen) lagar. Hawking kom slutligen fram till att, ekvationerna om svarta håls areor, är identiska med vissa av satserna inom termodynamiken, om man ersätter ordet horisontarea med ordet entropi. Detta lät för Hawking något helt vansinnigt som enbart kunde förklaras med ett ord; slumpen. Dock fanns det en Jacob Bekenstein, som sade emot Hawking. Bekenstein visade att det svarta hålets area dividerat med den s k Planck-Wheeler-arean (en viktig enhet inom kvantgravitationen), är lika med entropin. Ett möte hölls nu, där Hawking tillsammans med två andra fysiker utarbetade lagarna för de svarta hålens mekanik, som visade sig vara identiska med termodynamikens lagar, om man byter ut horisontarean mot entropin och ytgravitationen hos det svarta hålet mot temperaturen. Bekenstein blev nu ännu mer övertygad om att hans teori om att det svarta hålets area är proportionell med entropin stämde, men Hawkings tvivel växte sig starkare eftersom de svarta hålen enligt termodynamikens lagar i så fall skulle ge ifrån sig strålning.

Hawking kom senare fram till att så var fallet. Även här kunde hans ekvationer härledas till termodynamiken, och det visade sig att även dessa lagar om där han hade kombinerat relativitetsteorin med kvantfysiken, var identiska med termodynamiken. Detta innebar att när det svarta hålet ger ifrån sig partiklar, minskar entropin och arean, medan temperaturen och ytgravitationen ökar. De svarta hålen avdunstar alltså och detta sker då snabbare ju lättare det blir (se stycket Egenskaper och uppbyggnad).

Vid denna tidpunkt började det även spekuleras om singulariteter. Man kom fram till att en singularitet med oändlig gravitation är orimlig (se stycket Vad är ett svart hål?).
På detta sätt leddes forskningen in på maskhål och vita hål, vilket är de hetaste forskningsområdena kring svarta hål idag. Begreppet maskhål grundades redan 1916 men forskning på området inleddes först år 1935 av Einstein. Det spekuleras fortfarande vilt om huruvida maskhål inte kan eller kan existera och hur de isåfall uppkommer.

Svarta Hålens historia, teorins framväxt

Redan på 1700-talet började teorin om de svarta hålens existens att ta vid. Det var efter att Newton hade formulerat sin gravitationsteori som tankar på något med så hög gravitation att inte ens ljuset kunde fly därifrån, började uppstå.
Vid den här tiden spekulerades det mycket kring huruvida ljus var av partikel- eller vågform. Newton trodde starkt på ljuset som partiklar och därför borde gravitationens lagar även gälla dessa. Hans idéer följdes upp av flertalet vetenskapsmän såsom John Michell och franske Laplace, vilka utformade liknande teorier om supermassiva objekt ute i världsrymden.

På 1900-talet publicerade sedan Albert Einstein sin relativitetsteori, vars geometriska beskrivningar gör det möjligt för ett svart hål att existera. Nu passade den tyske astrofysikern Karl Schwarzchild på att utforma en lösning till Einsteins ekvationer som visade hur ett svart hål hade krökt rumtiden (se stycket Vad är ett svart hål?). Schwarzchilds teorier förespråkade att en tillräckligt massiv stjärna har en radie inom vilken stjärnans flykthastighet överskrider ljusets hastighet, samt en radie där krökningen av rumtiden blir oändlig.
Sådana teorier var förstås väldigt svåra att ta till sig vid den tiden, en av de största tvivlarna på Schwarzchilds teorier var faktiskt Albert Einstein. Tillsammans med sin kollega Arthur Eddington försökte Einstein motbevisa teorin om de svarta hålen, men misslyckades båda gångerna. Istället växte intresset för de svarta hålen ännu mer.

År 1939 publicerades i USA en häpnadsväckande artikel som beskrev vad som skedde med en stjärna när den kollapsade till ett svart hål. Fysikern J Robert Oppenheimer lockade till sig välartade unga fysiker från världen över till sin världsberömda institution Berkeley. En av dessa, ett matematiskt geni vid namn Snyder, snappade upp teorierna om de svarta hålen och tillsammans med sin mentor utformade han med hjälp av förenklade formler skedet vid en väldigt massiv stjärnas död. Man kunde nu studera vad som hände från tre perspektiv; dels utanför Schwarzchildradien, innanför radien eller så kunde man följa med materien ner mot singulariteten (se stycket Vad händer om man åker in i ett svart hål?).

I och med att artikeln publicerades vid Andra Världskrigets början, koncentrerades alla ländernas resurser på kriget och många duktiga fysiker sattes på att utveckla atombomber. Eftersom en atombomb och en kollaps av en stjärna är lika varandra, blev flera av dessa vetenskapsmän stora inom utvecklingen av teorierna kring de svarta hålen.

På trettiotalet upptäcktes även radiovågorna som strålar från Vintergatans centrum. Amatörastronomen Grote Reber kartade det samt två andra punkter på stjärnhimmeln med hjälp av ett hemmagjort radioteleskop. Efter forskning från många oberoende forskare fick man i början av sextiotalet fram att energin från massan i en av dessa punkter var tio miljoner gånger större än massan av vår sol. De två forskningsområdena hade byggts upp vid sidan av varandra men nu började tankar på svarta hål i mitten av vår galax dyka upp.

På 1960-talet växte intresset för svarta hål rejält och astrofysiker världen över började forska om de svarta hålens egenskaper. Dock drog man till en början alla slutsatser ur ett icke-roterande håls perspektiv. Man kom fram till att massiva stjärnor bildar perfekta svarta hål även om de inte var helt sfäriska från början, samt bekräftade en teori om roterande stjärnor och svarta hål. Man visade senare även att svarta hål roterar och pulserar, samt kan ha väldigt långa jetstrålar av magnetiserad gas skjutande ur sig. Denna upptäckt ledde till en stor utveckling inom teorin om de svarta hålen i galaxers mitt, som sade att de svarta hålen är med vid bildningen av en galax och hjälper till att bilda stjärnor galaxen (se stycket Svarta hål i galaxers mitt).

Vad händer om man åker ner i ett svart hål?

Om man bortser från synen på maskhål som svarta hål, har denna fråga endast ett, självklart svar: man dör. Dock är processen ner mot själva dödsögonblicket och därefter aningen intressantare.
Allt som åker ner i ett svart hål förlorar sina fysiska förutsättningar och kemiska egenskaper och sammansättningar. Kommer man nära ett svart hål förångas man av hettan. Dessutom verkar gravitationen olika mycket vid fötterna och vid huvudet, vilket gör att kroppen slits itu. Detta sker främst i de små svarta hålen, därför att gravitationen är mer ”koncentrerad” där. I de större svarta hålen är det större sannolikhet att man bara dras ut.
Om man utifrån ser en man åka ner i ett svart hål, ser han ut att åka långsammare och långsammare. Mannen kommer sedan att färgas röd, eftersom ljuset som försöker fly från gravitationen förlorar energi och dess våglängder därför dras ut, vilket ger rödare ljus. När mannen når händelsehorisonten kommer det för oss att se ut som att han är helt stilla. För mannen själv kommer han dock verka röra sig med ökande acceleration mot hålet.
Vad mannen ser om han överlever resan ner i hålet innan han krossas i singulariteten, kan man omöjligt veta. Kanske får han se bilder ur vårt universums förflutna, ljuset från stjärnor långt bort eller kanske får han se in i ett annat, motsatt universum.

Hawkingstrålning

Uppfattningen att ingenting kan lämna ett svart hål är dock aningen felaktig. Fysikern Stephen Hawking (se stycket Svarta hålens historia, teorins framväxt) framlade år 1975 en teori om att svarta hål ”läcker partiklar”. Detta ger att svarta hål utstrålar värmestrålning, vilket inte skulle göra dem fullständigt svarta. Teorin går ut på att partikel-antipartikel-par (vakuumfluktuationer) som hela tiden i vårt universum uppstår, skiljs åt och efter en tid träffar på varandra och förintas till energi, även uppstår vid gränsen till händelsehorisonten. Det som sker då, är att ena delen av partikel-antipartikel-paret åker ner bakom händelsehorisonten, medan den andra partikeln lyckas ta sig bort från det svarta hålet, och avges som strålning. För att detta ska kunna ske, tar partikeln som lyckas smita energi från det svarta hålet, vars massa då minskar. Denna strålning är väldigt liten och påverkar inte aktiva, stora svarta hål. Men den finns även små svarta hål och enligt denna teori, borde de avdunsta och försvinna efter en viss tid.
Det spekuleras om vad som händer när ett svart hål försvinner. Vissa säger att dess massa till slut blir så liten att flykthastigheten blir mindre än ljusets hastighet och att hålet då blir en relativt stabil himlakropp. En säger att det svarta hålet helt enkelt försvinner, medan en säger att det förintas i en stor explosion.

Svarta Håls Egenskaper och Uppbyggnad

Bild 1

Svarta hål har i grunden väldigt få egenskaper. Dock förutsätter dess existens att relativitetsteorin stämmer. De svarta hålen består huvudsakligen av en singularitet, och i ett roterande svart hål ger denna upphov till en yttre och en inre händelsehorisont, samt en ergosfär, som finns mellan de två händelsehorisonterna (bild 1). Anledningen till att det kallas händelsehorisont, är att alla händelser verkar upphöra där. Detta är för att singulariteten kröker rumtiden så att tiden ser ut att stå stilla (se bild 2).
Tänk dig en sfär runt singulariteten. Sfärens omkrets i nivå med rumtiden ger händelsehorisonten, och radien från singulariteten till händelsehorisonten kallas Schwarzchildradien. Denna radie ökar med det svarta hålets massa.
Bild 2

Allting som väger någonting har en gravitation. Hastigheten som krävs för att ta sig iväg från en kropp, kallas flykthastighet, och denna skiftar beroende på kroppens gravitation. Innanför det svarta hålets yttre händelsehorisont kan ingenting längre undvikas att dras ner i det svarta hålet, eftersom flykthastigheten från singularitetens gravitation överstiger ljushastigheten, och ingenting kan färdas snabbare än ljuset.

Man kan även höra talas om de svarta hålens massa, rörelsemoment och elektriska laddning. Detta är de enda egenskaper som kvarstår från det objektet det svarta hålet bildades av. Rörelsemomentet är en egenskap som allt som snurrar runt sin egen axel har. Det påverkas av rotationshastigheten och de olika delarnas avstånd till axeln. Om en stjärna imploderar och avståndet minskar, måste rotationshastigheten öka, då rörelsemomentet alltid måste vara konstant. Massan kan dock öka ju mer som åker ner i det svarta hålet, och likaså kan laddningen påverkas av det som faller ner i hålet. Den totala laddningen brukar dock vara noll.

Formen på ett svart hål bestäms av dess rotationshastighet. Om det har rotationshastigheten noll, är hålet perfekt sfäriskt. Ju större rotationshastighet hålet har, desto mer buktar det ut vid ekvatorn.

Vad är ett svart hål?

När en stjärna dör kan mycket hända. Först bildas en röd jätte, genom att helium genom fusion bildar kol. Detta ger ett enormt tryck utåt vilket skjuter ut själva skalet på stjärnan. Efter detta kan stjärnan bilda flera olika slutstadier, som en vit dvärg eller en neutronstjärna. Om stjärnan är tillräckligt massiv (minst 3,2 gånger vår sols massa), bildar den oftast ett svart hål. Detta sker genom att stjärnan kollapsar under sin egen gravitation, eftersom fusionen i stjärnans kärna tar slut och det då inte finns något tryck som motverkar gravitationen. Stjärnan börjar nu krympa och bli mindre och mindre, men den har fortfarande samma massa som dess ursprungliga stjärna på en ständigt mindre volym, vilket ger högre och högre densitet. Detta resulterar i en oändligt stor gravitation. Det är denna kropp som kallas singulariteten, dock påverkar den en stor del av sin omgivning, så att de svarta hålen uppfattas som mer än endast en singularitet (se stycket Egenskaper och uppbyggnad).

Dock säger teorin om en singularitet med oändlig gravitation emot kvantgravitationens lagar (relativitetsteorin kombinerat med kvantmekaniken). En teori som verkar mer trolig är den om en så kallad BKL-singularitet, som beskriver singulariteten enligt kvantgravitationens lagar. Denna säger att singulariteten påverkar rumtiden så att tiden bryts loss och endast rummet finns kvar (se bild 2 stycket Egenskaper och uppbyggnad). Rummet pendlar sedan slumpmässigt i tre dimensioner.
Man kunde nu teoretiskt forska sig fram till tre olika singulariteter. I icke-roterande svarta hål blir singulariteten till en punkt, i roterande svarta hål blir singulariteten till en cirkel, och enligt en sista teori, kan singulariteten färdas genom ett maskhål och då komma ut ur ett vitt hål någon annan stans.
<--En stjärna kröker rumtiden Ett svart hål kröker rumtiden -->

För att kunna se framför sig hur ett svart hål verkar, behöver man veta lite om Einsteins relativitetsteori. Man kan tänka sig att alla massor vilar på ett någorlunda spänt nät, den så kallade rumtiden. Olika tunga objekt böjer nätet olika mycket, det vill säga en tung kropp kröker rumtiden mer än en lätt (se bilder). Ett svart hål med oändlig densitet, kröker alltså rumtiden oändligt mycket. Föremål som kommer i närheten följer alltså krökningen neråt mot singulariteten.

Det som gör att ett svart hål är svart, är inte att ljusets partiklar dras ner i hålet, vilket ofta är en förklaring. Detta låter dock trovärdigt då flykthastigheten vid händelsehorisonten är ljusets hastighet.
Som bekant kan ljuset både anses vara i partikel- och vågform. Det som sker när ljusets fotoner närmar sig ett svart hål, är att dess våglängder dras ut på grund av den höga gravitationen. Eftersom ljus består av dessa vågor, och de rätas ut till en oändlig rödförskjutning, blir de så att säga obefintliga, och eftersom inget ljus därför kan uppfattas vid det svarta hålet, uppfattas det som just svart.

Det finns olika svarta hål. Den vanligaste sorten är de som bildas av döende stjärnor. Sedan finns det svarta minihål, som bildades vid universums födelse. En tredje typ är supermassiva svarta hål, som kan återfinnas i mitten av galaxer (se stycket Svarta hål i galaxers mitt).

SVARTA HÅL Introduktion

Denna följetång grundar sig i ett arbete jag skrev förra året, det är omfattande med det mesta man behöver veta om just svarta hål. Utifrån detta har jag utvecklat de flesta av mina teorier om universum och för att hänga med i mina framtida funderingar kan det vara bra att läsa - det är dessutom otroligt intressant och jag har försökt skriva det på ett lättillgängligt sätt.

Ni får ha reservation för fel, då det är ett år sedan jag skrev det mesta av texten ni kommer läsa, men rätta mig gärna!

Ha så kul, och ställ mer än gärna frågor!
/Ika

Mezcla

Jag är helt underbart glad! En vecka i Frankrike på brädan gjorde verkligen susen och 2010 ska jag se till att bli mer aktiv igen, för det behöver jag verkligen. Lite mer power över Ika och allt blir toppen. Lite mer som jag var innan... fast ändå inte, såklart. Bara lite mer hej hopp.

Och ändå är det underligt. Jag har börjat se människor annorlunda. Kanske är det ett mer realistiskt sätt. Klart jag ser mina närmaste, ja alla som normalt sett vistas runt omkring mig, som personer och betydelsefulla sådana, men till exempel när jag går på stan, eller som idag på enseblelektionen när vår lärare Fredrik (eller är det Patrik han heter?) står och snackar med blåssektionen. Min blick fastnar på honom, och jag ser... En varelse. En levande sak. Ett nätverk av celler som arbetar inom en viss volym, som genom evolutionens gång har utvecklats till att bli mer och mer anpassat till att yttra sina funktioner.
Nu menar jag inte att min lärare är den felande länken, han är väl bara lite över trettio, men vad är vi egentligen förutom stenar eller träd med mer utvecklade system och kopplingar?
Vi är individer av en art som vi kallar människor.
(Btw har jag funderat över om det finns någon koppling mellan det svenska ordet arts betydelse och det engelska ordet art? Ganska fin tanke att varje sorts organism är ett konstverk).

Men vad gör vi människor? Vad skiljer oss från djur?
Vårt sinne, såklart. Vår förmåga att utvecklas, samarbeta, kommunicera. Men även vår viljestyrka.
Jag har ingen önskan om att döda någon, men om jag hade haft det hade jag relativt lätt kunnat genomföra det. Detsamma gäller ju förstås för djur. Skillnaden är anledningen till dråpet.
Ett djur dödar för sin egen överlevnads skull. Vad det än är, matbrist som parningsrivalitet, så kan det härledas till reptilhjärnan, den egoism som krävs för att överleva ett djurliv.
Detta behöver inte vi människor. Våra anledningar att döda är bra mycket mer komplexa. Det är ju knappast som att en kommisarie nöjer sig med svaret "han var hungrig" på frågan om motivet till ett mord. Avundsjuka, visst. Hämnd, makt- eller pengabegär. Men det finns inte i vår instinkt att döda för vår överlevnad.

Så vart försöker jag då komma med detta? (Jag känner att jag svävade iväg lite från mitt huvudsakliga ämne...)
Jo, vad är egentligen meningen med människans liv? Och då menar jag inte varför finns vi här eller något annat riktigt så abstrakt, men vad skiljer meningen med djurens liv från vårt?
Och jag tror jag har ett rimligt svar.
Vi inser - och känner - att saker betyder något. Ren egoism leder oss tillbaka till reptilhjärnan, vilket leder oss människor, som (normalt sett..) har en mer utvecklad hjärna än så, i fördärv.
Men någonstans inne har de flesta av oss en känsla av att vårt liv, på vår jord, i vår värld, har betydelse.
Jag citerar Frodo och Sam i Sagan om de Två Tornen:

"What are we holding on to, Sam?"
"That there is some good in this world, and that it's worth fighting for."

Så, jag har alltså börjat se var individ som ett nätverk av celler. Men jag har börjat inse människans betydelse. Enbart vi har makt att förändra vår värld - åt vilket håll bestämmer vi själva. Men enbart vi, har känslan i kombination med funktionerna som behövs för att förändra vår värld.
Och vad gör vi med den? Vi förstör den. Vår jord. Vårt enda hem, än så länge i alla fall.
Jag tänker inte sluta som en interagerande cellklump.
Visserligen är det redan det jag består av, men det finns mer. Vi använder bara en bråkdel av vår hjärna.
Oavsett om det är en politiker, en författare, en soldat eller en musiker - ja, till och med en ensemblelärare - så kan man betyda någonting. Man kan bli vad man vill.

Eller åtminstone kan man slippa sluta som enbart en cellklump.
Man kan betyda någonting, för enskilda personer, för den allmänna själen eller helt enkelt hela vår existens.
Och jag tänker betyda någonting.
Man kan betyda något för ens nära och kära, och man kan betyda någonting för hela mänsklighetens levnad i denna värld.
Var och en är unik, och detta gör att varje persen kan bidra med någonting, som ingen annan i hela världen kan bidra med.

Jag ska få människor att känna, jag ska få dem att agera istället för att passivt eller av rädsla dra sig undan. För låt oss säga att vi faktiskt bara är varelser, och ingenting mer. Individer av en art som har utvecklats här som vilken annan djurart som helst. Vad händer då om man dras med strömmen? Om man dör för ung eller för gammal, vad betyder det om man inte gör intryck, avtryck? Men så har man ju bra mycket större chans att påverka världen om man lever länge. Men om man gör det, och lever och dör som vilken annan organism som helst?
Många av oss är mer eller mindre fine with this, vill inte göra väsen av sig. Detta är helt ok, ja till och med bra, för det betyder något för de människor som känner likadant, och vi som vill påverka får chansen att synas ännu tydligare.

Men jag tänker skriva. Jag tänker skriva som Rowling och Tolkien, några av de få som verkligen fått mänskilgheten att inse värdet - även om vi än så länge bara har en abstrakt känsla av det - av vår värld.

Jag tänker avsluta med en bild som heter "Earthrise", tagen under Apolloprojektet. De flesta av er som läser detta har troligen sett "An Inconvenient Truth", där Al Gore säger, att allt som någonsin hänt i människans historia, alla krig, alla framsteg, alla tårar och kramar, allt vi vet, har ägt rum, på denna lilla pricken.
Se på den ett slag och fundera över vad ni är villiga att kämpa för.

Jag tänker inte försvinna härifrån som en cellklump. Jag har insett en sak, och även om just det här inlägget inte är det bästa jag skrivit, så måste jag försöka förmedla det. Jag tänker göra det jag älskar, och jag tänker bringa världen någonting med det. Jag tänker etsa mig fast i människors hjärnor. I människors hjärtan.
/Ika

En liten tanke

Är i Frankrike och åker snowboard ft, riiiktigt najs!
Vid en lift finns en lavinsimulator i 4D, vilket jag tycker är lite roligt då den fjärde dimensionen sägs vara tiden.
Senare nämner Alice, en i gänget vi åker med, att hon måste göra matteläxa, och då kommer jag att tänka på det min klass håller på med - derivator.
En tanke börjar ta form i mitt huvud.
Tiden är vårt sätt att mäta förändring. Derivatan är detsamma som en funktions förändringshastighet. Om den fjärde dimensionen är tiden, borde den fjärde dimensionen vara förändringen!
Ett äpple har en längd, en höjd och en bredd, men dessa förändras från att äpplet sitter på grenen, tills det faller ner och ruttnar.
Man kan då beräkna någontings fjärde dimension genom att ställa upp en matematisk funktion över dess förändring, och sedan ta derivatan av det!
Aningen abstrakt dimension får jag säga, men med våra ögon kan vi bara uppfatta tre dimensioner rent konkret. Med vad skulle man då rent konkret kunna se ett tings förändringshasighet?

Btw, när jag ändå är igång, så fann jag ett väldigt intressant fakta häromdagen:
Det kallaste något kan bli är ju 0 K, dvs -273,15 ¤C, då partiklarnas rörelseenergi är 0. Man brukar säga att någonting inte kan bli "så varmt som möjligt", för att man alltid kan öka ytterligare en grad.
Med Einsteins e=mc^2 visas att massan är lika med energin (mha en konstant vid namn c^2).
Dock är det så att vid 10 TK (10^12 K), verkar Einsteins baklänges, dvs att den energin som tillförs inte ökar partiklarnas rörelseenergi, utan omvandlas till nya partiklar!
Dessa får sedan rörelseenergin av energin som tillförs, sedan bildas fler partiklar vilka även de får denna högsta rörelseenergi. Detta sker såklart kontinuerligt, och gör att temperaturen inte kan överstiga 10 TK!

Hoppas ni känner er bekväma i nörd-känslan som borde infunnit sig vid det här laget.
Det gör jag i alla fall. Nu ska jag snart ut och boarda igen!
Seeya! /Ika