אתה לא צריך לחשוב על חורים שחורים כמו "מוצץ דברים פנימה". חורים שחורים מתקשרים עם חומר באמצעות כוח המשיכה, בדיוק כמו כל אובייקט אחר. חשבו על מערכת השמש שלנו. כל כוכבי הלכת מסתובבים סביב השמש מכיוון שיש לה מסה רבה. מכיוון שכוכבי הלכת הם בעלי תנועה רוחבית כלשהי (הם אינם נעים ישירות לכיוון השמש או ממנה), הם מסתובבים סביבו. זה מכונה שמירה על המומנטום הזוויתי.

כשמדברים על כוח המשיכה, כל מה שחשוב הוא המסה של האובייקטים המעורבים. לא ממש משנה איזה סוג אובייקט זה *. אם הייתם מחליפים את השמש בחור שחור בעל אותה מסה כמו השמש שלנו, כוכבי הלכת היו ממשיכים באותם מסלולים כמו פעם.

כעת, החורים השחורים במרכז הספירלה ביותר גלקסיות אכן צוברות מסה. לחלק מהחורים השחורים האלה יש דיסקי צבירה. אלה מסתובבים דיסקים של גז ואבק שנופלים אט אט אל החור השחור. חלקיקי גז ואבק אלה מאבדים את המומנטום הזוויתי שלהם באמצעות אינטראקציות עם גז ואבק בקרבת מקום ועל ידי קרינת אנרגיה כחום. לחלק מהחורים השחורים האלה יש דיסקי צמיחה גדולים מאוד, ויכולים לייצר כמויות עצומות של קרינה אלקטרומגנטית. אלה ידועים כ גרעינים גלקטיים פעילים.

אז, סיפור ארוך, חורים שחורים קצרים לא "מבאסים". הם פשוט מתקשרים עם הדברים בכוח המשיכה. לכוכבים, גזים וחומרים אחרים בגלקסיה יש תנע זוויתי, ולכן היא נשארת במסלול סביב מרכז הגלקסיה. זה לא סתם נופל ישר פנימה. זו אותה הסיבה שכדור הארץ מקיף את השמש.

* הצהרת אחריות: כשאתה מדבר על דברים כמו כוחות גאות, אתה צריך לקחת בחשבון את גודל האובייקטים. אך עבור מכניקת מסלול, איננו צריכים לדאוג לכך מכיוון שהמרחקים בין האובייקטים בדרך כלל גדולים בהרבה מהאובייקטים עצמם.

שמעתי פעם על קריקטורה / סרט / מופע יפני שבו פיראטים בחלל איימו לדחוס את כוכב צדק לחור שחור וכך להשמיד חצי מגלקסיית שביל החלב.

זה נשמע כמו רעיון מעניין, אבל ... גם אם היית יכול לדחוס את צדק לחור שחור, מסתו תישאר זהה, כלומר צדק (כיום חור שחור) עדיין ימשיך לנוע סביב השמש שלנו באותו מסלול, וירחיו של צדק עדיין ימשיכו להקיף את צדק כפי שעשו בעבר.

אנשים רבים חושבים שברגע שכוכב מתמוטט לחור שחור, "כוח היניקה" שלו (כוח הכבידה) גדל. זה פשוט לא המקרה. תאמינו או לא, כוכבים רבים הם פחות מסיביים אחרי ש הם הופכים לחור שחור מ לפני , כשהיו כוכבים בוהקים. הסיבה לכך היא שבסוף חייהם, כמה כוכבים משליכים חלק ניכר מהשכבה החיצונית שלהם לחלל ממש לפני שהם מתמוטטים לחור שחור.

קראתי שאם דחסתם את כדור הארץ בגודל של דובדבן, צפיפותו תהיה כל כך גדולה שהיא תהפוך לחור שחור. בהנחה שהדבר נכון והדבר אכן נעשה, החור השחור של כדור הארץ עדיין ימשיך להקיף את השמש אחת לשנה, וירח כדור הארץ ימשיך להקיף את כדור הארץ בערך פעם ב -29.5 יום. (כעת סביר להניח שהסיבוב של כדור הארץ החדש של החור השחור סביב צירו יהיה שונה, אך הזמן שייקח להקיף את השמש לא ישתנה.)

באופן מפתיע, ברגע שכדור הארץ נדחס. לתוך חור שחור בגודל דובדבן, יישארו בו פחות פסולת שטח מבעבר (כאשר כדור הארץ היה בגודל של ... ובכן, כדור הארץ). הסיבה לכך היא שכדור הארץ החדש של החור השחור היה תופס הרבה פחות מקום (נפח) ואסטרואידים ושביטים יהיו בעלי סיכוי גבוה יותר להחמיץ את הנפח בגודל הדובדבן (או קצת יותר גדול מהדובדבן), אם לא מפספסים, יגרום להפסקת הפסולת אל תוך החור השחור.

אם הפסולת החמיצה את כדור החור השחור אפילו בקילומטר (שנראה לנו מרחק גדול אבל הוא מאוד זעיר במונחים אסטרונומיים), הוא היה מוטל לכיוון אחר, אולי לעולם לא לחזור.

אז, בעצם, תפיסה מוטעית נפוצה שיש לאנשים לגבי חורים שחורים היא שאין יותר כוח משיכה מאשר חור שחור, וכי כוכבים שנוצרים לחורים שחורים פתאום הגדילו את כוח המשיכה ולכן הם מקבלים יותר "כוח יניקה." זה פשוט לא נכון. לחורים שחורים עדיין יש את אותה מסה כמו בעבר (לפעמים פחות, תלוי באופן היווצרותם), וכמה "כוח יניקה" שיש להם עדיין תלוי בכמות המסה שהם מורכבים ממנה.

אז העובדה שמרכז הגלקסיה שלנו מכיל כנראה חור שחור סופר-מסיבי לא אומר שהחור השחור היה מוצץ יותר חומר מאשר אם זו הייתה אותה כמות מסה שבמקרה לא הייתה בצורת חור שחור.

כוח המשיכה עוקב אחר חוק הריבוע ההפוך. במילים פשוטות אם תכפיל את המרחק ממקור כוח הכבידה שאתה מרובע הוא אפקט. אז אם אתה מכפיל את המרחק שאתה נמצא מהאדמה אתה מרגיש 1/4 גרם. חשוב לציין שככל שהמרחק עולה הוא לעולם לא יהיה 0, זה תמיד יהיה ערך כלשהו שאינו אפס ולא משנה המרחק.

כך שבמרחקים גלקטיים כוח הכובד יש לחור השחור המרכזי מאוד השפעה מועטה.

זה מסביר רק חלק ממנו. החלק השני הוא שימור המומנטום הזוויתי.

כוח הכבידה והמומנטום הזוויתי הוא האחראי למסלולים. במכניקות מסלוליות אתה מעלה את מסלולך על ידי הוספת מהירות, ולא גובה. תוספת המומנטום הזוויתי שלך שמעלה את מסלולך. כדי להוריד את מסלולך אתה מפחית את המהירות שלך מה שמקטין את המומנטום הזוויתי שלך ואת הגובה שלך.

אז כדי שדברים "יפלו" לחור שחור הם חייבים לנסוע במהירות שבה מסלולם מצטלב באופק האירוע. לעיתים נדירות זה המקרה או ש"דברים "אלה לא באמת יהיו במסלול מלכתחילה. כך שעצם העובדה שכל ה"דברים "שמרכיבים את הגלקסיה מקיפה את החור השחור המרכזי פירושה שהיא פשוט לא יכולה ליפול לתוכה. כוח המשיכה, המהירות והגובה (או מרחק ממקור הכבידה). אם אתה משנה אחד מהם, שני האחרים חייבים גם הם להשתנות. אם אתה מוריד מהירות הגובה שלך יורד, וכוח המשיכה עולה. אם תגדיל את כוח המשיכה המהירות חייבת לעלות גם כן או שהגובה יקטן.

אז אתה רואה שדברים לא יכולים ליפול רק לחור השחור. עם זאת, זו דעתי שבסופו של דבר כל דבר בגלקסיה ייפול לחור השחור המרכזי, אולם זה ייקח מיליארדי שנים רבות.

כמובן שזה מפשט יותר מדי את הדברים, ואני בשום אופן לא מומחה לחומר הזה. אבל זה משהו שאני יכול לדמיין במוחי, האיזון בין מומנטום לכוח המשיכה.

v

עליכם לחשב גם בחומר האפל אשר מתקשר בכבידה עם כל ה"חומר החם "שניתן לראות בדיסק הגלקטי. חומר אפל התגלה על ידי מיפוי מדוקדק של מסלולי עצמים בגלקסיות וגילוי שהחומר שניתן לראות אינו יכול להסביר את תנועת המסלול שנצפתה. אחת התעלומות של החומר האפל היא שהוא לא נמשך לתוך החור השחור כמו שהוא חומר חם. לחומר האפל יש השפעה מעשית על איזון חלק ממשיכת הכבידה של החור השחור הסופר-מסיבי שבמרכז הגלקסיה.

ובכן, אני לא סטודנט לפיזיקה, אבל אני חושב שאנשים בדרך כלל מטפחים את התפיסה המוטעית של "כוח מוצץ" של חור שחור מסיבה כלשהי.

הבה נבחן את משוואת ניוטון לכוח המשיכה:

$ F = {Gm_im_j \ over r_ {ij} ^ 2} $ לשני גופים i ו- j ו- $ r_ {ij} $ הוא המרחק בין מרכז המסה של שני גופים.

כעת, אם השמש היום תחליט פתאום להפוך לחור שחור מבלי להשיל משקל, זה לא ישפיע על מסלול כדור הארץ, כי גם אם נפח השמש השתנה, $ r_ {ij} $ נותר קבוע.

הסיבה לכך שחורים שחורים "מבאסים" היא מכיוון שמכיוון שהם תופסים פחות נפח בהשוואה לכוכבי לכת וכוכבים, אתה יכול להשיג את $ r_ {ij } $ רכיב להיות ממש ממש קטן.

תקן אותי אם אני טועה.

עבור גלקסיות עם חורים שחורים גדולים, החומר שמסביב נמצא ב מסלול סביב החור (ים) השחורים, באותה הדרך שבה הירח מקיף את כדור הארץ.

השאלה האם אנלוגיה ישירה היא " מדוע הירח לא נופל על הקרקע? " או " מדוע כוכבי הלכת אינם נופלים לשמש? ". החור השחור מאסיבי יותר מהשמש, אך השפעותיו מאותו סוג.

תשובה מהירה אחת לשאלתך תהיה אופק האירועים או רדיוס שוורצשילד. כל מה שקרוב למדי לרדיוס / אופק זה יישאב בסופו של דבר על ידי החור השחור.

התשובה הפשוטה היא שכל השאר בגלקסיה הולך הצידה מספיק מהר כדי להימלט להישאב פנימה. במקום זאת, כוח היניקה (אם תרצה) גורם לנתיבי הכוכבים להימשך למעגל סביב השחור. חור.

תופעה זו היא "מסלול". כפי שציינו תשובות אחרות, זו אותה הסיבה שכדור הארץ אינו נופל לשמש, או שהירח נופל על כדור הארץ, ומדוע תחנת החלל הבינלאומית זורמת סביב 17,150 מייל לשעה. כולם הולכים הצידה, כוחו של אובייקט גדול כלשהו הופך את התנועה הצידה לתנועה מעגלית, ואם הם לא היו הולכים מספיק מהר אז הם היו מתעקלים ("נופלים") לעבר אותו אובייקט גדול ומתרסקים לתוכו.

זה כאילו אם אתה מסובב דלי על קצה החוט. הדלי הולך הצידה, אבל המיתר מושך אותו לעברך. הדלי לא עף ממך בגלל הכוח מהמיתר, ולכן הוא מתעקל במעגל. הכוח מהמחרוזת במקרה לא מספיק כדי למוטט את הדלי פנימה ולהכות אותך.

זו תפיסה מוטעית נפוצה לגבי חורים שחורים: שהם איכשהו 'מוצצים' את כל מה שמסביב או מושכים דברים לתוכם. במציאות אתה יכול להחליף את השמש עכשיו בחור שחור מאותה המסה ולא להבחין בשום הבדל מיידי. זה לא כאילו פתאום יתחיל לרחף בכוכבי הלכת סביבו, זה פשוט לא איך זה עובד.

היה סבלני, בסופו של דבר זה יהיה אלא אם קצב התפשטות הגלקסיה יעלה על צמיחת הכבידה של החור השחור מכיוון שהיא תצרוך את החומר סביבו.

בתרחיש זה הגלקסיה תתפזר בסופו של דבר, כאשר העניין שלה ימשיך להתרחק מהחור השחור עד שהוא נתקל בגלקסיה אחרת, ובנקודה זו יש סיכוי טוב להישאב בסופו של דבר לתוך החור השחור של הגלקסיה. שום דבר לא שורד לנצח .. :-)

הכל על ENTROPY שהוא פרופורציונאלי לשטח הפנים של אופק האירועים של חור שחור (ראה להלן טיעון קוונטי היוריסטי בשל מופת / וואנג מדוע זה כך).

בהנחה שפתרון שוורצשילד נותן רדיוס של 2Gm לאופק האירועים עם m מסת החור השחור והקבוע של G Newton. הוספת מסה לחור שחור מגדילה ובכך את האנטרופיה שלה. בהינתן מערכת מבודדת של אנרגיה כוללת סופית, יש לה אנטרופיה מקסימלית סופית המשמשת כמושך לדינמיקה של המערכת, ומציבה גבול באופק.

J von Neumann מגדיר גרסה קוונטית של אנטרופיה. כדלקמן: תן f להיות מצב נורמלי של אלגברה מקומית של תצפיות O (D) הפועלות על מרחב הילברט H. ואז נוכל לכתוב f זה כסכום קמור של מצבים טהורים. עבור מערכת של אנרגיה סופית סכום זה הוא סופי מכיוון ש- H הוא אז מימדי סופי. המקבילה הלא-קומוטטיבית של נוימן למחיצה היא אופרטור הצפיפות כלומר הסכום המשוקלל של התחזיות על רווחי הווקטור המינימליים המתאימים למצבים טהורים אלה. אז יש לנו את הבאר שווי ערך ידוע.
במצב כה תקין f, אנטרופיית פון נוימן מוגדרת כאנטרופיית המשקולות. אנו מפרשים אותו כמדד (הפוך) לכמות המידע שמערכת הקוונטים במצב נתון תניב באמצעות מדידה. ככל שהאנטרופיה של מערכת הקוונטים גדולה יותר, כך ניתן לחלץ פחות מידע. אנטרופיית פון נוימן של חור שחור לא ניתן לבצע את תהליך המדידה על ידי צופה חיצוני לאלמנטים בתוך הפנים, מעבר לאופק האירוע. לפיכך אנו מחלקים את אופק האירועים של החור השחור עם אלמנטים של כל שטח k בריבוע, כאשר k הוא אורך פלאנק ומניח שאזור פלאנק תואם קלאסית להקרנה המינימלית של מצב הווקטור הטהור. תן ל- N להיות המספר הסופי של המחיצות. לפי השערת 'אין שיער' אין מיקום מועדף באופק האירועים, כך שכל רכיב מחיצה חייב להיות בעל אותו שקלול. האנטרופיה של פון נוימן של מחיצה זו היא לפיכך פרופורציונאלית ל- S שטח הפנים של החור השחור.