Wednesday, 17 February 2010

Mitä olen aina halunnut tietää mustista aukoista, mutta en ole koskaan kehdannut kysyä



Kysymys: Kuinka lähellä on lähin musta aukko?

Vastaus: Mustien aukkojen etäisyyttä on vaikeampaa arvioida kuin tähtien ja galaksien etäisyyttä, koska havainnot mustista aukoista ovat epäsuoria. Lähimmän mustan aukon oletetaan olevan omassa Linnunradassamme noin 1500 valovuoden päässä.

Kysymys: Onko musta aukko vaarallinen?

Vastaus: Musta aukko on vaarallinen vain sitä liian lähelle joutuvalle. Maapallo ei ole ”törmäyskurssilla” yhdenkään mustan aukon kanssa, joten mustia aukkoja ei kannata pelätä – ei ainakaan enempää kuin mustaa miestä lasten leikeissä. Turha niillä on myös pelotella lapsia - ei ainakaan Heurekassa käyneitä. "Jos et syö kiltisti kaurapuuroasi, niin musta aukko tulee ja vie!" Sitä paitsi lähimpään mustaan aukkoon on matkaa 1500 valovuotta, joten senkään takia ei meidän eikä edes lastenlapsiemme elinaikana tule olemaan suurempia ongelmia mustista aukoista. Amerikassa, missä kaikki on mahdollista, voi ottaa jopa vakuutuksen mustan aukon varalta.

Kysymys: Ottavatko astrologit huomioon mustat aukot tähtikartoissaan.

Vastaus: Jos mustista aukoista olisi tiedetty jotain astrologian syntyaikoina, niin varmasti niitä olisi jollain tavoilla hyödynnetty. "Kun musta aukko on nousevana Vesimiehessä, niin Jalopeuroista tulee suvun mustia lampaita tai ainakin Hullunkurissa Perheissä Neitsyille jää käteen Musta Pekka."

Toisaalta ei niin pöhköä ideaa, etteikö joku jo alkaisi uskoa siihen ja julistaa sitä. http://www.kathleengoodyear.com/articles/Astrological_Aspects_of_Black_Holes.pdf

Kysymys: Eivätkö fysiikan lait pädekään mustassa aukossa?

Vastaus: Fysiikan lait pätevät kaikkialla. Eri asia on, ovatko olosuhteet mustassa aukossa sellaiset, että fysiikan lait toimivat eri tavalla mustassa aukossa kuin muualla maailmankaikkeudessa. Esimerkiksi yhden teorian mukaan mustan aukon singulariteetti on dimensioton piste. Silloin mustan aukon massan olisi oltava ääretön, mikä on mahdotonta tunnettujen fysiikan lakien mukaan.

Mustasta aukon sisältä kun on vaikeaa saada mitään tietoa, niin tämä arvoitus saattaa ikuisesti ratkaisematta, kuten moni muukin mustan aukon yksityiskohta.

Kysymys: Kuka keksi mustan aukon?

Vastaus: Idean mustista aukoista esitti tiettävästi ensimmäisenä englantilainen geologi John Mitchell jo vuonna 1783. Hänen ajatuksensa perustui siihen, että tarpeeksi massiivinen tähti vetäisi puoleensa kappaleita suuremmalla nopeudella kuin valonnopeus. Silloin valokaan ei voisi vastustaa tällaisen tähden painovoimaa. Ehkä jonkinlaisen perspektiivin ajatuksen vallankumouksellisuudesta saa, kun todetaan, että se esitettiin vajaat sata vuotta Isaac Newtonin painovoimateoriaa käsittelevän suurteoksen Principia jälkeen ja yli sata vuotta ennen Einsteinin suhteellisuusteoriaa, jossa pohdittiin hypoteeseja mustien aukkojen mahdollisesta olemassaolosta. Myöhempi tutkimus on osoittanut nämä hypoteesit tosiksi.

Kysymys: Eikö mustasta aukosta tosiaan pääse mikään pakoon

Vastaus: Tämän hetken maailman tunnetuin fyysikko Stephen Hawkingin, fyysikot Kip Thornen ja ja John Preskill löivät vetoa. Aiheena oli kaiken informaation mahdollinen katoaminen mustaan aukkoon. Tässä vedossa Thorne ja Hawking asettuivat samalle kannalle Preskillia vastaan, eli pitävät väitettä totena. 2004 Hawking tunnusti hävinneensä vedon, vaikkakaan Thorne ei yhtynyt häneen, eikä vedon lopputulosta voida vielä katsoa tieteellisesti vahvistetuksi. Vedon voittaja Perskill palauttikin jalomielisesti vedon voittajana samansa kirjan Total Baseball, The Ultimate Baseball Encyclopedia takaisin Hawkinille.

Kysymys: Miksi mustaan aukkoon putoava muuttuu lopulta spagetiksi?

Vastaus: Tätäkään, kuten monia muitakaan mustaan aukkoon liittyviä teorioita ei ole - sattuneesta syystä - todennettu kokeellisesti. Teoria perustuu siihen faktaan, että gravitaatio on verrannollista kappaleen massaan ja kääntäen verrannollista etäisyyden neliöön. Esimerkiksi Maan pinnalla jalkapohjiin ja päähän kohdistuvaa painovoimaeroa on aika vaikea huomata, koska painovoiman vaikutus jalkapohjiin on 0,0000006 % suurempi kuin päähän. Se vetää ihmistä pidemmäksi noin 1/10000 newtonin voimalla mikä vastaa 1/100 gramman painoa. Sillä ei koukkuselkä edes suorru, saatikka veny makaroniksi.

Sen sijaan lähellä mustaa aukkoa painovoima kasvaa niin suureksi, että gravitaatioeron jalkapohjien ja pään välillä on arveltu venyttävän kaiken aukkoon putoavan, myös ihmisen spagettinauhaksi. Yksi syy lisää olla lähtemättä leikkimään mustien aukkojen kanssa. Ne vievät koko käden ja kaulivat gravitonisella spagettikoneellaan sen pikkusormeakin ohuemmaksi.

Kysymys: Ajan sanotaan hidastuvan mustan aukon lähellä. Mistä tämä johtuu ja onko tällekään teorialle mitään kokeellista näyttöä?

Vastaus: Aika ei ole absoluuttista, vaan sen kulku riippuu tarkastelijan tilasta. Kuvitteellinen mustaan aukkoon putoava astronautti ei huomaisi mitään merkillistä ajan kulussa. Sen sijaan jos Maassa olevalta lähetysasemalta voitaisiin nähdä (jollain merkillisellä tavalla) astronautin kello, niin sen havaittaisiin jätättävän. Sitä enemmän, mitä lähemmäksi mustaa aukkoa astronautti pääsisi.

Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian mukaan massa kaarevoittaa neliulotteista aika-avaruutta. Yksi sen seurauksista on massan vaikutus aikaan.

Ajan hidastuminen massan vaikutuksesta eli gravitaatioaikadilataatio on todennettu usein eri kokein. Mm. Merkuriuksen näennäisenä myöhästymisenä radallaan sen ollessa meistä katsoen Auringon takana. Syy on siinä, Merkuriuksesta tulevan valonsäteen ”kello jätättää”, kun se ohittaa läheltä massiivisen Auringon?

Kysymys: Voisiko musta aukko olla vain ovi toiseen maailmaan, vaikka Taivaaseen?

Vastaus: Tällaisilla pohdinnoilla voi spekuloida vapaasti. Siinäkin mielessä ihan turvallisesti, että sen paremmin mustata aukosta kuin Taivaastakaan kukaan ei ole tullut kertomaan, millaista siellä on. Mitä vain voi väittää, konkreetisia todisteita ei löydy puolesta eikä vastaan.

Tähtitieteilijöiden ”spekulaatiot” poikkeavat näistä uskonnollisista ja ”hihhulitieteellisistä” visioista siinä, että ne perustuvat havaittuihin ilmiöihin ja todennettuihin fysiikan lakeihin. Vaikka musta aukko pitää tapahtumahorisonttinsa rajan tiedemiehiltä yhtä tiukasti suljettuna kuin Pietari Taivaan Portit vääräuskoisilta, niin tieteen keinoin voidaan mallintaa sitä, mitä tapahtumahorisontin sisällä voisi tapahtua. Mustista aukoista saadut epäsuorat havainnot sitten joko tukevat tai eivät tue näitä teorioita - tai eivät vastaa lainkaan tutkijan kysymyksiin. Tiedemies tai -nainen tyytyy kuitenkin epävarmuuteen niin kauan kuin se tila näytön puutteessa vallitsee, eikä väitä omassa päässään olevaa visiota totuudeksi.

Lisää kysymyksiä mustista aukoista saa esittää ja kommentoida näitä. Jos olen mielestäsi jossain kohdin väärässä, niin mielihyvin kuulen perustellun mielipiteesi siitäkin.

5 comments:

  1. Tämä oli hyvä. Mutta kun niin fiksu ja filmaattinen kuvittelet olevasi, niin vastaapa siihen, että voisiko toisella mustalla aukolla koittaa onkia toiseen mustaan aukkoon pudonneita takaisin.

    ReplyDelete
  2. Fiksuudesta niin tiedä ja filminkin olen vaihtanut digiin.
    Tavallisen mustan aukon hyödyntäminen ihmisen tarkoituksiin lienee mahdotonta. Sanotaanko näin, että musta aukko voisi olla hyvä renki, mutta huono isäntä. Ongelma on siinä, että se ottaisi kyllä epäröimättä isännän roolin ja vetäisi sitä hyödyntämään pyrkivän avaruusmatkaajan aluksineen päivineen nieluunsa kuin sirkusleijona liian itsevarman kesyttäjän.
    Teoreettisissa laskelmissa on päädytty myös mikrokokoisten mustien aukkojen olemassa oloon. Sellaisia ei ole vielä havaittu, mutta ominaisuuksiltaan se olisi hyvin houkutteleva esimerkiksi oman tontin kulmalla jäteastian paikalla. Sinne solahtaisivat kaikki jätteet ilmaiseksi ilman jätemaksuja ja kolisevia jäteautoja. Hankalista vieraista ja pölynimurikauppiaistakin pääsisi kätevästi eroon, kun pyytäisi vain niitä kurkistamaan roskapönttöön oikein tarkasti ja oikein läheltä. Kiusaus vaientaa eukon nalkutuskin (tai ukon räyhääminen) voisi käydä joskus ylivoimaiseksi, eikä koira perään haukkuisi. Ja jos haukkuisi, niin samaan paikkaan sekin.
    Ongelmia voisi tosin koitua mustan aukon koosta. Se kun olisi läpimitaltaan vain noin 0,1 mm. Sellaisen kun pudottaa vahingossa matolle ja lähtee käsikopelolla sitä etsimään, niin saattaa olla että finder keeper on myös loser weeper.

    ReplyDelete
  3. Liittyykö mustanaamio mustiin aukkoihin ja jos liittyy niin miten?

    ReplyDelete
  4. Ei. Nastamuumio on on kova vain konnille, mutta musta aukko on tasapuolisesti sitä kaikille sen vaikutuspiiriin joutuville.
    Toisaalta viidakon vanhan sanonnan mukaan nastamuumion liikkuessakin salamakin on hidas. Joten ottaen huomioon suureen massaan liittyvän aikadilataation, niin mustiksella voi ollakin jotain yhteistä mustien aukkojen kanssa.

    ReplyDelete
  5. Katsoin muutama päivä sitten avaruutta koskevaa ohjelmaa tv:stä. Siinä sanottiin, että musta aukko nielaisisi maapallon n.kolmenmiljoonan vuoden päästä, ja että sitä voisi paeta madonreiän kautta (jos ihmiset osaisivat sen). Pitääkö tämä paikkansa??

    ReplyDelete