Kann Materie direkt in ein Schwarzes Loch fliegen und die Akkretionsscheibe vermeiden?

Nach dem, was mein nicht wissenschaftlich ausgebildeter Verstand versteht, gelangt Materie normalerweise in ein Schwarzes Loch, indem sie sich in der Akkretionsscheibe verfängt und sich schneller und näher an das Schwarze Loch heranbewegt, bis sie den Ereignishorizont passiert, den Punkt ohne Wiederkehr. Wenn ich die Erde als Analogie für ein Schwarzes Loch verwende, gehe ich davon aus, dass die Akkretionsscheibe ähnlich wie die Saturnringe um den Äquator kreisen würde und die Materie schließlich in Brasilien oder irgendwo entlang des Äquators zusammenbrechen könnte.

Meine Hauptfrage ist, kann Materie einfach einen geraden Schuss in das Schwarze Loch in einem höheren Breitengrad machen, etwa direkt nach New York City, wobei die Scheibe insgesamt vermieden wird?

Wie Sie wahrscheinlich an meiner simplen Analogie erkennen können, bin ich ein kompletter Laie. Während ausgefallene Fachsprache und künstlerisch aussehende Gleichungen zu erwarten sind (was in Ordnung ist), machen Sie es bitte auch auf das wissenschaftliche Verständnis eines durchschnittlichen intelligenten Betriebswirtschaftsführers.

black-hole accretion-discs iMerchant
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Antworten:

In Ihrer Analogie: Ein Satellit bleibt in der Umlaufbahn, weil er einen Drehimpuls hat. Dies gleicht immer die Schwerkraft aus. Wenn Sie sich also im Satelliten (oder in der ISS) befinden, scheint es, als wären Sie schwerelos, weil die Kräfte ausgeglichen sind. Dies ist sehr wichtig zu verstehen, da es der Grund ist, dass im Weltraum alle Orbitalbewegungen - im Prinzip - für immer weitergehen können. Weil der Drehimpuls erhalten bleibt.

Um in die Erde / BH zu krachen, müssen Sie einen sehr niedrigen Drehimpuls haben (was gleichbedeutend damit ist, dass nur ein linearer Impuls direkt in den BH hineinragt), oder Sie müssen den Drehimpuls irgendwie verlieren.
In der Nähe der Erde geschieht dies mit der ISS , da sie eine erdnahe Umlaufbahn zwischen 350 und 450 km hat und in dieser Höhe noch genügend atmosphärische Partikel vorhanden sind, um Luftwiderstand zu erzeugen.

Um Schwarze Löcher ist es eine sehr ähnliche Sache.
Ich werde den Schwarzschild-Radius als relevante Längenskala definieren. Solange wir uns außerhalb von Entfernung vom BH befinden, brauchen wir wie auf der Erde Reibung, um unseren Drehimpuls abzuleiten. Im Fall von Akkretionsscheiben, die sich um BHs bilden, kann dies durch turbulente Dissipation erreicht werden, wie in der berühmten Veröffentlichung von Shakura und Sunyaev dargelegt . $R_s = \frac{GM}{c^2}$ $3 R_s$

Dann helfen uns Raum-Zeit-Verzerrungen , nur sehr nahe am BH, nämlich in einer Entfernung , in das BH zu fallen, ohne dass eine zusätzliche Reibungsquelle erforderlich ist. Wie Sie sehen, ist dies eine Region in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs, und in populären Berichten über BHs wird falsch dargestellt, dass alle Materie, die sie umkreist, auf magische Weise in sie fallen wird. $< 3R_s$

AtmosphericPrisonEscape
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Vielen Dank für Ihre Antwort. Ich bin immer noch verwirrt, wenn Sie sagen, ob es möglich ist oder nicht. Kann ich eine sprichwörtliche Kugel ohne Winkel direkt nach New York City schießen und sie treffen?

iMerchant

Ja, das kannst du, wenn du gut zielst. Der Punkt meiner Antwort war, dass dies normalerweise im Weltraum nicht passieren wird und daher unfehlbare Materie im Allgemeinen Reibung benötigt, bevor die BH sie übernehmen und „verschlingen“ kann. Aus diesem Grund haben Sie in der Natur normalerweise die CD.

AtmosphericPrisonEscape

Warum eine Scheibe und keine Akkretionskugel? Ich habe nie verstanden, warum Dinge in einem 3D-Raum (Sonnensysteme, Planetenringe usw.) mehr oder weniger auf derselben Ekliptikebene landen. Vielleicht ist das eine ganz andere Frage, aber etwas verwandt, da meine "Kugel" in einem anderen Winkel als die Akkretionsscheibe hereinkommt.

IMerchant

Liegt es daran, dass sich BHs, Sterne, Planeten usw. um ihre Achse drehen, so dass sie keine perfekten Kugeln sind und sich aufgrund der Zentrifugalkraft an ihren Äquatoren ein wenig ausbeulen und somit eine größere Gravitationskraft in der Mitte um den Äquator haben? Vielleicht habe ich meine eigene Frage nur beantwortet, indem ich logisch darüber nachgedacht habe.

iMerchant

@iMerchant: Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihre Frage richtig verstehe, aber es klingt nach etwas, das mich als Student sehr verwirrt hat: Wie kann ein kugelsymmetrischer Massenklumpen in eine Scheibe fallen? Das würde nicht viel Sinn machen. Nun, die Lösung ist, dass in Wirklichkeit nichts perfekt sphärisch symmetrisch ist. Kleine Asymmetrien verstärken sich, wenn die Gaswolke radial kollabiert, und definieren eine Richtung der Nettorotation für die gesamte Wolke. Danach ist es nur noch eine Frage der Reibung, die Angelegenheit auf die Mittelebene der zukünftigen Scheibe zu bringen. Es hat nichts mit größeren Gravitationskräften zu tun.

AtmosphericPrisonEscape

-1

Ich nehme an, es ist sicherlich möglich, aber es ist höchst unwahrscheinlich. Zuallererst müssten Sie Ihre Angelegenheit direkt erledigen, was bedeutet, dass sie direkt im BH reisen müsste. Jede Bewegung leicht zur Seite, und es beginnt zu kreisen und spiralförmig in das Schwarze Loch. Das ist ein ziemlich kleines Ziel, so dass dieses Szenario bereits nicht sehr plausibel wäre.

Ihr Hauptproblem wird jedoch die Tatsache sein, dass (1) Schwarze Löcher normalerweise Magnetfelder haben und (2) Schwarze Löcher sich normalerweise auch drehen. Dies bedeutet, dass alles, was versucht, in das Schwarze Loch zu gelangen, dazu neigt, zusammen mit dem rotierenden Magnetfeld mitgerissen zu werden, was dazu führt, dass es sich spiralförmig hineinbewegt. Man könnte natürlich sagen, dass Ihr unfehlbares Material neutral ist und dies daher nicht tut. Es interagiert nicht mit dem Feld, aber es bleibt auf keinen Fall bis zum Anschlag neutral. Irgendwann wird es durch Reibung zu einem Plasma und wird dann an das Magnetfeld "gebunden". Wenn Sie sich mit Ihren Magnetfeldern auskennen, können Sie vorschlagen, sie so zu gestalten, dass diese Angelegenheit einfach in die Magnetpole fällt, da sie dann nicht vom Magnetfeld gezogen wird. Unglücklicherweise,

Kurz gesagt, es könnte möglich sein, ein Szenario zu erfinden, in dem Materie nur auf das Schwarze Loch "fallen gelassen" wird, die Umstände für das Eintreten eines solchen Ereignisses jedoch äußerst selten sind und wahrscheinlich ruiniert werden, wenn sich das Schwarze Loch entweder dreht oder einen Magneten aufweist Feld (was fast alle tun).

Zephyr
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Ich bin mir nicht sicher, ob ich ein Plasma werden soll. Es gibt nicht viel Reibung, es sei denn, Sie interagieren mit der Akkretionsscheibe. Um ein stellares Schwarzes Loch herum können Gezeitenkräfte ausreichen, um Sie in ein Plasma (?) Zu reißen, aber die Gezeitenkräfte am Ereignishorizont eines supermassiven Schwarzen Lochs sind nicht sehr hoch.

James K

@ JamesK Ich bin mir auch nicht sicher, aber ich gehe davon aus, dass es durchaus möglich ist. Ich gehe davon aus, dass das infallierende Material turbulent wird und sich möglicherweise genug erwärmt, um zu ionisieren. Selbst wenn es sich nicht um ein vollwertiges Plasma handelt, kann eine gewisse Ionisierung ausreichen, um die von mir erwähnten Effekte zu verursachen, insbesondere wenn das Material dicht genug ist, dass sich das ionisierte und das vereinigte Material nicht entkoppeln können. Ich denke, dass alle Bemerkungen zu diesem Thema bestenfalls ohne Ganz-N-Körpersimulationen oder ähnliches spekulativ sind.

Zephyr

@JamesK: Ich denke, die Scheibe sollte normalerweise eine schöne Menge an X- und UV-Emission erzeugen, für BH von einigen Sonnenmassen. Abhängig von der Effizienz der Akkretion kann dies bis zu einem Prozentanteil der Eddington-Leuchtkraft sein. Dies reicht aus, um alles zu ionisieren, was ankommt und nicht in der Mittelebene der Akkretionsscheibe.