Brevkasse

Om hvordan man vejer et sort hul


Svaret:

To slags sorte huller

Som du måske allerede ved nu, kan sorte huller deles op i to slags: Den ene slags dannes, når en meget tung stjerne har brugt sit brændstof (hydrogenen i kernen) op, og kollapser og derefter eksploderer i en supernova. Tilbage er kernen, der, hvis den vejer mere end 2-3 gange så meget som Solen, kollapser videre til et sort hul. Denne slags sorte huller vejer derfor typisk et par Solmasser, eller måske hvis de er meget tunge, 20-30 Solmasser.

Den anden slags vejer nærmere millioner eller milliarder Solmasser, og findes inde i midten af de fleste, eller måske alle, galakser, også i vores egen Galakse, Mælkevejen. Man ved ikke præcis hvordan de dannes, men det er nok noget med at de startede som små, og derefter voksede ved at suge stof til sig. Disse kaldes "supertunge sorte huller" (engelsk: supermassive black holes). Mere her.

Tyngdeloven er det vigtigste redskab

Masserne bestemmes på lidt forkellige måder, men har generelt noget at gøre med tyngdeloven, der først blev formuleret af Newton (og siden revideret af Einstein). Altså, den der siger at tyngdekraften F mellem to objekter er F = G M1 M2 / r2.

Keplers lov

Af tyngdeloven kan man udlede Keplers 3. lov, der giver sammenhængen mellem to objekters afstand, masser, og tiden det tager at kredse om hinanden. Wiki har en side på engelsk.

En udledning kan findes her på engelsk og her på dansk.

Dopplerforskydningen afslører hastighed

Dette kan man bruge i tilfælde som f.eks. for Cyg X-1 hvor det sorte hul kredser om en stjerne. Omkredstiden finder man normalt ved at ved at måle bølgelængden af stjernens spektrallinier. Så kan man se, at de bliver forskudt lidt frem og tilbage (Dopplerforskydning) over et vist tidsrum.

Røntgenstrålerne fra Cyg X-1 kommer fordi det suger gas fra stjernen over til sig. Gassen hvirvler rundt inden det suges ned, som vand der løber ud af et afløb. På grund af friktion opvarmes gassen til millioner af grader, og udsender derfor røntgenstråler. Den skive af gas der dannes kaldes en tilvækstskive (engelsk: accretion disk).

Lige før gassen i tilvækstsskiven suges ind i det sorte hul, bremses det op og udsender røntgenstråler, der stiger og falder i intensitet på en måde, der afhænger af hullets masse. Disse små ændringer kaldes kvasi-periodiske oscillationer. Dette er altså en anden metode til massebestemmelse, men lykkeligvis giver det samme resultat som den med at måle omkreds-hastigheden. Metoden er ikke simpel, men hvis du vil kan du læse mere her.

Der findes så vidt jeg kan se ikke meget dansk litteratur om massebestemmelse af sorte huller, men masser af engelsk, f.eks. her.

Håber dette kunne hjælpe dig lidt.

Bedste hilsener,
Peter