ดาราศาสตร์

ถ้าหลุมดำมีมวลของเอกภพจะมีปริมาตรเท่าไร?

ถ้าหลุมดำมีมวลของเอกภพจะมีปริมาตรเท่าไร?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

มันจะดูดทั้งจักรวาลใน? หลุมดำจะมีหน้าตาเป็นอย่างไร หากเราไม่ถูกดูดเข้าไปทันที


จากการวัดพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล เอกภพมีรูปทรงแบนราบ ซึ่งหมายความว่าความหนาแน่นของมวล/พลังงานของเอกภพอยู่ใกล้กับ "ค่าวิกฤต" ของ $sim 10^{-26}$ kg/m$^{ 3}$.

รัศมีของเอกภพที่สังเกตได้คือ 46.6 พันล้านปีแสง ดังนั้นมวล/พลังงานที่อยู่ภายในจักรวาลจะเท่ากับ 3.6 คูณ 10^{54}$ กก.

รัศมีชวาร์ซชิลด์ของหลุมดำคือ $2GM/c^2$ หากมวล/พลังงานของเอกภพมีความสมมาตรทรงกลม รัศมีชวาร์ซชิลด์ของมันคือ 560 พันล้านปีแสงและมีขนาดใหญ่กว่าเอกภพที่สังเกตได้

โปรดทราบว่าคำตอบของ Schwarzschild ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปคือ คงที่. จักรวาลไม่คงที่แน่นอน


ก่อนที่ฉันจะตอบคำถามนี้ สิ่งสำคัญคือต้องแก้ไขสมมติฐานสองสามข้อ:

(1) เราสามารถนั่งนอกจักรวาลเหมือนหลุมดำ สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ เนื่องจากจักรวาลรวมทุกสิ่งที่มีอยู่ ดังนั้นตามคำนิยาม เราต้องอยู่ภายในนั้น ดังนั้นเราไม่สามารถมองมันจาก "ภายนอก"

(2) หลุมดำ "ดูด" เข้าไป ไม่เป็นไร อะไรมากไปกว่าดาราใหญ่ที่ "ห่วย" เรื่อง หากดวงอาทิตย์ยุบตัวลงและกลายเป็นหลุมดำ (ไม่สามารถทำได้ นี่เป็นเพียงการทดลองทางความคิด) ดาวเคราะห์ทุกดวงจะยังคงโคจรอยู่ตามปกติ เนื่องจากมวลของดวงอาทิตย์จะไม่เปลี่ยนแปลง

ตอนนี้สำหรับคำถามหลักของคุณ:

ถ้าหลุมดำมีมวลของเอกภพจะมีปริมาตรเท่าไร?

รัศมีชวาร์ซชิลด์คือรัศมีที่กำหนดขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำชวาร์ซชิลด์ ถ้าเราหามวลของเอกภพที่สังเกตได้เป็นประมาณ $10^{53}$ kg จากนั้นใช้สูตร $$R=frac{2GM}{c^2}$$ รัศมีชวาร์ซชิลด์ของมวลนี้คือ 15.7 พันล้านปีแสง [หมายเหตุ: โดยการเปรียบเทียบ ระยะห่างจากขอบจักรวาลที่สังเกตได้คือประมาณ 46.6 พันล้านปีแสง] จากนั้นปริมาตรจะคำนวณได้ง่าย ๆ เท่ากับ 1.6 x $10^{31}$ ลูกบาศก์ปีแสงหรือประมาณ $10^{79}$ $m^3$

สำหรับการเปรียบเทียบ นี่เป็นน้อยกว่า 4% ของปริมาตรของเอกภพที่สังเกตได้


แก้ไข:

"ข้อเท็จจริงโดยย่อ" ของ Wikipedia เกี่ยวกับจักรวาลที่สังเกตได้ให้มวลเป็น $10^{53}$ kg แต่เนื้อหาของบทความมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

มวลของเอกภพที่สังเกตได้มักถูกยกมาเป็น $10^{50}$ ตัน หรือ $10^{53}$ kg ในบริบทนี้ มวลหมายถึงสสารธรรมดาและรวมถึงตัวกลางระหว่างดาว (ISM) และตัวกลางระหว่างดาราจักร (IGM) อย่างไรก็ตาม ไม่รวมสสารมืดและพลังงานมืด ค่าที่ยกมานี้สำหรับมวลของสสารธรรมดาในจักรวาลสามารถประมาณได้จากความหนาแน่นวิกฤต การคำนวณมีไว้สำหรับเอกภพที่สังเกตได้เท่านั้นเนื่องจากไม่ทราบปริมาตรทั้งหมดและอาจไม่มีที่สิ้นสุด

การคำนวณของฉันอิงตามมวลของสสารธรรมดาในเอกภพที่สังเกตได้ ซึ่งคิดเป็น 4.9% ของ "มวล/พลังงาน" ทั้งหมดที่ได้จากความหนาแน่นและปริมาตรวิกฤตที่สังเกตพบ คำตอบของร็อบประกอบด้วยสสารมืด (26.8% ของมวล/พลังงานทั้งหมด) และพลังงานมืด (68.3% ของมวล/พลังงานทั้งหมด) คำตอบทั้งสองเป็นการทดลองทางความคิด เพราะมันเป็นไปไม่ได้ที่จะมีหลุมดำที่มีมวลของจักรวาล ภายในจักรวาลของเรา.

ในความคิดเห็นเกี่ยวกับคำถามหลัก userTLK ให้จุดที่ถูกต้องเพิ่มเติมว่า "ความเร็วหลบหนีที่ขอบฟ้าเหตุการณ์ [ของหลุมดำ] คือ . พลังงานมืดอาจทำให้เป็นไปไม่ได้ ระยะห่างที่กว้างใหญ่และการแผ่ขยายของอวกาศและการขยับสีแดงของวัตถุที่อยู่ห่างไกลอาจทำให้หลุมดำขนาดเท่าจักรวาลเป็นไปไม่ได้”


วิวัฒนาการร่วมของกาแลคซี่และหลุมดำมวลมหาศาล: ข้อมูลเชิงลึกจากการสำรวจจักรวาลร่วมสมัย

เราสรุปสิ่งที่การสำรวจขนาดใหญ่ของจักรวาลร่วมสมัยได้สอนเราเกี่ยวกับฟิสิกส์และปรากฏการณ์วิทยาของกระบวนการที่เชื่อมโยงการก่อตัวและวิวัฒนาการของกาแลคซีกับหลุมดำมวลมหาศาลใจกลางของพวกมัน เรานำเสนอภาพที่ประชากรของนิวเคลียสกาแลคซีที่ใช้งานอยู่ (AGN) สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มที่แตกต่างกัน AGN ในโหมดแผ่รังสีเกี่ยวข้องกับหลุมดำ (BHs) ที่ผลิตพลังงานการแผ่รังสีที่ขับเคลื่อนโดยการเพิ่มขึ้นในอัตราที่เกิน ∼1% ของขีดจำกัดของ Eddington โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับ BHs ที่มีมวลน้อยกว่าซึ่งเติบโตใน pseudobulges ที่มีความหนาแน่นสูงในอัตราที่เพียงพอต่อการสร้างงบประมาณมวลรวมใน BHs เหล่านี้ใน ∼10 Gyr สภาพแวดล้อมรอบนิวเคลียร์ประกอบด้วยก๊าซเย็นความหนาแน่นสูงและการก่อตัวของดาวที่เกี่ยวข้อง การควบรวมกิจการครั้งใหญ่ไม่ใช่กลไกหลักในการขนส่งก๊าซนี้เข้าสู่กระบวนการทางโลกที่ดูเหมือนจะมีอิทธิพล Stellar feedback เป็นเรื่องปกติในออบเจกต์เหล่านี้ และการตอบรับ AGN ที่แข็งแกร่งจะเห็นได้เฉพาะใน AGN ที่ทรงพลังที่สุดเท่านั้น ในโหมด AGN แบบเจ็ต เอาต์พุตที่มีพลังจำนวนมากจะอยู่ในรูปแบบของการไหลออกแบบรวม (jets) AGN เหล่านี้สัมพันธ์กับ BH ที่มีมวลมากกว่าในส่วนนูน (คลาสสิก) และดาราจักรวงรีที่มีมวลมากกว่า ปัจจุบันนี้ทั้งมวลรวมของ BHs หรือการก่อตัวดาวฤกษ์ในบริเวณกระพุ้งโฮสต์ของพวกมันไม่มีนัยสำคัญ AGN เหล่านี้น่าจะเกิดจากการเพิ่มความร้อนของก๊าซร้อนอย่างช้าๆ ซึ่งถูกจำกัดโดยการตอบสนอง/ความร้อนจากแหล่งวิทยุ AGN การสำรวจจักรวาลที่มีการเปลี่ยนสีแดงสูงวาดภาพที่คล้ายกัน โดยสังเกตว่าอัตราส่วนปริมาณเฉลี่ยของการก่อตัวดาวต่อการเติบโตของ BH นั้นคงที่ในวงกว้างในช่วง 10 Gyrs ที่ผ่านมา เรายืนยันว่ากระบวนการที่เชื่อมโยงวิวัฒนาการจักรวาลของกาแลคซีและ BHs ยังคงมีบทบาทอยู่ในปัจจุบัน


ถ้าบางสิ่งมีความหนาแน่นอนันต์ มันจะต้องไม่มีมวลอนันต์ด้วยหรือ?

ไม่ ภาวะเอกฐานคือจุดที่ปริมาตรเป็นศูนย์ ไม่ใช่จุดที่มวลเข้าสู่อนันต์

มันคือจุดที่มีปริมาตรเป็นศูนย์ แต่ยังคงมีมวลอยู่ เนื่องจากการยืดพื้นที่อย่างสุดขั้วด้วยแรงโน้มถ่วง ความหนาแน่นคือ $frac$ ดังนั้นเราจึงบอกว่าในขีดจำกัด $volume ightarrow 0$ ความหนาแน่นไปถึงอนันต์ แต่ไม่ได้หมายความว่ามวลจะเข้าสู่อนันต์

เหตุผลที่ปริมาตรเป็นศูนย์มากกว่ามวลเป็นอนันต์นั้นสามารถเห็นได้ง่ายในความรู้สึกโดยสัญชาตญาณจากการสร้างหลุมดำ คุณอาจนึกถึงปริมาตรของพื้นที่ที่มีมวลบางส่วนซึ่งถูกบีบอัดเนื่องจากแรงโน้มถ่วง สสารปกติไม่สามารถบีบอัดได้ ณ จุดใดจุดหนึ่งเนื่องจากคูลอมบ์ผลักระหว่างอะตอม แต่ถ้าแรงโน้มถ่วงแรงพอ คุณอาจผ่านมันไปได้ คุณสามารถบีบอัดมันต่อไปเรื่อย ๆ (แม้ว่าคุณอาจต้องเอาชนะอุปสรรคอื่น ๆ ไปพร้อมกัน) - จนกว่าจะมี ศูนย์ ปริมาณ แต่ก็ยังมีมวล! มวลไม่สามารถหายไปได้ด้วยกระบวนการนี้ ความหนาแน่นนั้นไม่มีที่สิ้นสุด แต่มวลยังมีขอบเขตจำกัด

ดูเหมือนว่าทุกคนจะตกหลุมพรางตรรกะที่นี่

หลุมดำไม่มีความหนาแน่นอนันต์ที่ภาวะเอกฐาน/จุดศูนย์กลาง ธุรกิจที่มีความหนาแน่นไม่จำกัดนี้เป็นวิธีการทางฟิสิกส์ที่บอกว่าเราไม่รู้ว่ากำลังเกิดอะไรขึ้น

ตอนนี้ยิ่งแย่ลงไปอีกว่า Higgs Boson/Field เป็นสิ่งที่ทำให้อนุภาคมีมวล หากไม่มีอนุภาคในหลุมดำ แล้วอะไรจะมีปฏิสัมพันธ์กับสนามฮิกส์เพื่อสร้างมวล?

หลุมดำมีความหนาแน่นอนันต์เนื่องจากปริมาตรเป็นศูนย์ มันถูกบีบอัดจนถึงขีดจำกัด มันจึงมีแรงโน้มถ่วงเป็นอนันต์ และดูดทุกอย่างที่อยู่ใกล้มัน! ไม่ใช่ทุกอย่างที่มี!! เหนือสิ่งอื่นใด เมื่อมันดูดของต่างๆ มันจะรวมกันเป็นมวลของมัน ซึ่งยังคงมีจำกัดและจะมีตลอดไป แม้ว่ามันจะดูดไปทั่วทั้งจักรวาลก็ตาม!! ทั้งหมดนี้เป็นสูตรเท่านั้น: ความหนาแน่นในหลุมดำคือมวลหารด้วยปริมาตร (0) ดังนั้นความหนาแน่นจึงไม่มีที่สิ้นสุด ไม่ใช่มวล ดังนั้นหลุมดำจึงมีมวลซึ่งมีขอบเขตจำกัดและจะมีขอบเขตจำกัดเสมอ

ถ้ามันมีความหนาแน่นอนันต์ นั่นก็หมายความว่ามันมีแรงโน้มถ่วงอนันต์ (หรือความโค้งของอวกาศอนันต์ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ซึ่งฉันเชื่อ) เห็นได้ชัดว่ามันไม่มีความหนาแน่นอนันต์เพราะมันจะดูดกลืนจักรวาลทั้งจักรวาลเข้าไปในตัวมันเอง นั่นหมายความว่าจะต้องมีปริมาณเล็กน้อยที่ไม่สามารถวัดได้ และถึงแม้ว่ามันจะมีความหนาแน่นอนันต์ แต่ความโค้งของอวกาศน่าจะมีพลังมากกว่าใกล้กับภาวะเอกฐาน แต่เราจะเพิ่มปริมาณแรงโน้มถ่วงที่ไม่มีที่สิ้นสุดได้อย่างไร ถ้ามันมีความหนาแน่นอนันต์ ความโค้งของมันควรจะเท่ากันทุกที่ ซึ่งเป็นไปไม่ได้เช่นกัน คุณคิดอย่างไรกับทฤษฎีนี้

ฉันจะไม่อ้างสิทธิ์ความรู้ที่แท้จริงใดๆ ในหัวข้อนี้ หรือสิ่งที่ฉันนำมาเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นอย่าลังเลที่จะแก้ไขให้ฉันทราบหากเกิดข้อผิดพลาดร้ายแรงหรือแง่มุมที่เป็นไปไม่ได้ แต่ต่อไปจะเป็นเช่นนั้น

สำหรับฉัน หลุมดำ ดูเหมือนจะเป็นเพียงตัวอย่างที่ดีของความว่างเปล่า มีบางอย่าง แล้วก็พื้นที่ทั่วไป แล้วก็หลุมดำ สำหรับฉันแล้ว ดูเหมือนว่าบางสิ่งบางอย่างจะเป็นไปได้ค่อนข้างเป็นไปได้ เนื่องจาก ณ จุดหนึ่งไม่มีอะไรมาเป็นบางอย่าง อย่างไรก็ตาม ฉันรู้สึกว่าเอกภพเองจะไม่ยอมให้มีข้อบกพร่องเช่นนี้ เนื่องจากจักรวาลดูสมบูรณ์แบบในการออกแบบของมัน

ทฤษฎีหนึ่งที่ฉันพบคือทฤษฎีที่อะตอมทั้งหมดมีรูปแบบเชิงลบและบวกซึ่งพวกเขาสามารถสลับไปมาระหว่างกันได้ เป็นเรื่องและข้อตกลงต่อต้านสสาร แต่อะตอมทั้งหมดประสบกับสิ่งนี้ และเราอยู่ในแง่บวก

ปฏิกิริยาประเภทนี้มีปฏิสัมพันธ์กับแนวคิดเรื่องหลุมดำ ซึ่งเป็นการระเบิดครั้งใหญ่ของบางสิ่งที่สร้างพลังงานให้กับพลังเหนือตัวเลขที่เรามี (ของกูเกิลเพล็กซ์) เป็นเวลานานหลายปีที่เราแทบไม่ได้ใช้ตัวเลขนั้นเลย (พันล้าน) และในที่สุดมันก็ระเบิด และหลังจากพลังงานดังกล่าว หลุมดำก็ก่อตัวขึ้น (หากยังเป็นสิ่งที่คนเชื่อ) ดังนั้นพลังงานบวกจำนวนมากจึงออกจากจุดหนึ่งในจักรวาล และในจุดนี้ มันดูดมวล ทุกสิ่ง หลุมแรงโน้มถ่วงที่สมบูรณ์แบบที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

เป็นไปได้ไหมว่าหลังจากพลังงานบวกจำนวนมากแผ่ออกมาจากจุดหนึ่ง มันก็จะระเบิด จากนั้นเริ่มดูดพลังงานบวกทั้งหมดที่เข้ามา เพื่อปรับสมดุลปริมาณพลังงานลบที่แดงก่ำซึ่งจะเกิดขึ้นจากสิ่งดังกล่าว ?

ฉันนึกภาพออกเหมือนการระเบิดใต้น้ำ (การระเบิดจริงๆ) อย่างแรก มันระเบิด แล้วทุกอย่างก็ดูดเข้าไป จนกระทั่งถึงจุดธรรมชาติ ยกเว้นว่านี่เป็นระเบิดขนาดใหญ่ (ใหญ่กว่าระเบิดใดๆ ที่เราเคยสร้างหรือจินตนาการได้) แต่สเกลมีขนาดเล็กมาก (เติมตัวเองให้อยู่ในระดับย่อยของอะตอม ถ้าไม่ถึงระดับอิเล็กตรอน) ก็ใช้เวลานานอย่างไม่น่าเชื่อ กลับมาเป็นปกติ.

และถึงกระนั้นก็ไม่ได้เป็นปัจจัยที่จะบอกว่าพลังงานทั้งหมดที่มันเข้ามานั้นไม่ได้ถูกกระแสน้ำวนไปยังพื้นที่อื่นหรือแม้แต่เวลา

โดยสรุป ฉันคิดว่าสิ่งที่ฉันกำลังสรุปว่าหลุมดำเป็น เป็นทรงกลมเชิงลบขนาดมหึมา และในขณะที่ทุกสิ่งต้องการเป็นกลาง มันก็ดูดในแง่บวก (ความเป็นจริงที่เราอาศัยอยู่) ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในทางปฏิบัติไม่มีกำหนด เรื่องบวกทั้งหมดที่เข้าใกล้มันเพื่อถูกดูดเข้าไปโดยไม่มีข้อบกพร่อง ไม่มีทางหนีรอดไปได้ เพื่อดูว่ามีมวลหรือไม่ ข้าพเจ้าไม่ทราบจริงๆ แน่ชัด แต่จากที่ข้าพเจ้าบอกได้ มันมีมวลจำกัด แต่เวลาที่ต้องใช้เพื่อไปยังจุดที่เป็นกลางนั้นช่างน่าเบื่ออย่างยิ่ง เพราะมันจะต้องเติมเต็มพื้นที่ทั้งหมดนั้นได้อย่างไร้ที่ติ จนถึงสัมบูรณ์ด้วยพลังงานเพียงเล็กน้อยที่มันเข้ามาจากแสงหรือชิ้นส่วนของอะตอมขนาดเล็ก .

แต่อีกครั้ง ฉันไม่มีความรู้จริงในหัวข้อนี้เลย มันเป็นเพียงการเดาอย่างมีการศึกษาของฉันเกี่ยวกับสิ่งที่ฉันอ่านและเรียนรู้มาระยะหนึ่งแล้ว


ถ้าหลุมดำมีมวลของเอกภพจะมีปริมาตรเท่าไร? - ดาราศาสตร์

ข้อความฟอรั่ม Blackholes2

เป็นผู้บุกเบิกกลุ่มแรกที่จะดำเนินการสนทนาเกี่ยวกับดาราศาสตร์ต่อที่จุดนัดพบทางดาราศาสตร์แห่งใหม่ของเรา
อวกาศและดาราศาสตร์ Agora
หลุมดำและจักรวาลวิทยา

วิธีแก้ปัญหาแบบคลาสสิกสำหรับหลุมดำในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปบ่งชี้ว่าพิกัดเวลาของกาลอวกาศ-มิติ 4 มิติกลายเป็นพิกัดรัศมีภายในขอบฟ้าของหลุมดำ นั่นคือเวลาที่เรารู้ว่ามันไม่มีอยู่แล้ว ที่จริงแล้ว หากเราตรวจสอบพิกัดเวลาที่อยู่นอกขอบฟ้า เราจะพบว่ามันเข้าสู่อนาคตที่ไม่มีที่สิ้นสุด นั่นคือเหตุผลที่การสังเกตวัตถุของเราที่เข้าสู่ขอบฟ้าดำเนินต่อไปอย่างไม่มีกำหนดในอนาคต การสังเกตวัตถุนั้นยากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป

ตอนนี้ให้พิจารณาการคาดการณ์ของคำตอบเดียวกันสำหรับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปสำหรับเอกภพยุคแรก เมื่อเราคาดการณ์ย้อนหลังไปถึงจุดหนึ่งบนกระดาษแล้วความหนาแน่นของเอกภพก็เพียงพอแล้วที่จะเป็นหลุมดำก่อนที่เราจะไปถึงระบอบ 10**-34 วินาทีที่กองกำลังที่แข็งแกร่งแยกตัวออกจาก แรงไฟฟ้าอ่อน ความแตกต่างระหว่างเอกภพยุคแรกกับหลุมดำคือ หลุมดำมีมวลรวมอยู่ตรงกลางซึ่งมีที่ว่างมากมายรอบๆ ในขณะที่เอกภพยุคแรกมีการกระจายมวลอย่างสม่ำเสมอภายใต้การขยายตัวอย่างรวดเร็วโดยไม่มีที่ว่างรอบๆ มวลเติมช่องว่างทั้งหมด แต่ไม่ทราบปริมาตรของพื้นที่


วิวัฒนาการร่วมของกาแลคซี่และหลุมดำมวลมหาศาล: ข้อมูลเชิงลึกจากการสำรวจจักรวาลร่วมสมัย

เราสรุปสิ่งที่การสำรวจขนาดใหญ่ของจักรวาลร่วมสมัยได้สอนเราเกี่ยวกับฟิสิกส์และปรากฏการณ์วิทยาของกระบวนการที่เชื่อมโยงการก่อตัวและวิวัฒนาการของกาแลคซีกับหลุมดำมวลมหาศาลใจกลางของพวกมัน เรานำเสนอภาพที่ประชากรของนิวเคลียสกาแลคซีที่ใช้งานอยู่ (AGN) สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มที่แตกต่างกัน AGN โหมดแผ่รังสีเกี่ยวข้องกับหลุมดำ (BHs) ที่ผลิตพลังงานการแผ่รังสีที่ขับเคลื่อนโดยการเพิ่มขึ้นในอัตราที่เกิน ∼1% ของขีดจำกัดของ Eddington โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับ BHs ที่มีมวลน้อยกว่าซึ่งเติบโตใน pseudobulges ที่มีความหนาแน่นสูงในอัตราที่เพียงพอต่อการสร้างงบประมาณมวลรวมใน BHs เหล่านี้ใน ∼10 Gyr สภาพแวดล้อมของนิวเคลียร์รอบนิวเคลียร์ประกอบด้วยก๊าซเย็นความหนาแน่นสูงและการก่อตัวของดาวที่เกี่ยวข้อง การควบรวมกิจการครั้งใหญ่ไม่ใช่กลไกหลักในการขนส่งก๊าซนี้เข้าสู่กระบวนการทางโลกที่ดูเหมือนจะมีอิทธิพล Stellar feedback เป็นเรื่องปกติในออบเจกต์เหล่านี้ และการตอบรับ AGN ที่แข็งแกร่งจะเห็นได้เฉพาะใน AGN ที่ทรงพลังที่สุดเท่านั้น ในโหมด AGN แบบเจ็ต เอาต์พุตที่มีพลังจำนวนมากจะอยู่ในรูปแบบของการไหลออกแบบรวม (jets) AGN เหล่านี้สัมพันธ์กับ BH ที่มีมวลมากกว่าในส่วนนูน (คลาสสิก) และดาราจักรวงรีที่มีมวลมากกว่า ปัจจุบันนี้ทั้งมวลรวมของ BH หรือการก่อตัวดาวในกระพุ้งโฮสต์ของพวกมันไม่มีนัยสำคัญ AGN เหล่านี้น่าจะเกิดจากการเพิ่มความร้อนของก๊าซร้อนอย่างช้าๆ ซึ่งถูกจำกัดโดยการตอบสนอง/ความร้อนจากแหล่งวิทยุ AGN การสำรวจจักรวาลที่มีการเปลี่ยนสีแดงสูงวาดภาพที่คล้ายกัน โดยสังเกตว่าอัตราส่วนปริมาณเฉลี่ยของการก่อตัวดาวต่อการเติบโตของ BH นั้นคงที่ในวงกว้างในช่วง 10 Gyrs ที่ผ่านมา เรายืนยันว่ากระบวนการที่เชื่อมโยงวิวัฒนาการจักรวาลของกาแลคซีและ BHs ยังคงมีบทบาทอยู่ในปัจจุบัน


หลุมดำมีอิทธิพลต่อความรู้ของจักรวาล

University Park, Pa. - หลุมดำขึ้นชื่อว่ากินทุกอย่างอย่างตะกละตะกลามในละแวกใกล้เคียง แต่หลุมแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่เหล่านี้ยังส่งผลกระทบต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและอาจขัดขวางความสามารถของเราในการค้นหาศูนย์กลางของจักรวาลตามที่ทีมวิจัยระหว่างประเทศ .

Akhlesh Lakhtakia ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมและกลศาสตร์ของ Penn State กล่าวว่า "ความพยายามใดๆ ในการค้นพบสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อนานมาแล้วที่จุดเริ่มต้นของจักรวาลของเราต้องคำนึงถึงสิ่งที่การหักเหของแสงช่วยด้วยแรงโน้มถ่วงทำกับการดูรังสี

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับผลกระทบจากวัสดุที่เดินทางผ่าน วัสดุที่มีดัชนีหักเหเป็นลบจะส่งแสงหรือพลังงานคลื่นอื่น ๆ ที่แตกต่างจากที่มีดัชนีการหักเหของแสงเป็นบวก วัสดุธรรมชาติมีดัชนีการหักเหของแสงเป็นบวก เมื่อลำแสงพลังงาน -- แสง เรดาร์ ไมโครเวฟ -- ผ่านน้ำหรือแก้วหรือวัสดุธรรมชาติอื่น ๆ วัสดุจะแทนที่ลำแสงไปในทิศทางเดียวกัน ปริมาณการกระจัดขึ้นอยู่กับความแตกต่างของวัสดุจากอากาศหรือสุญญากาศ การกระจัดเนื่องจากวัสดุที่มีดัชนีหักเหเป็นลบนั้นอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม

ก่อนหน้านี้ Lakhtakia และ Tom G. Mackay อาจารย์สอนคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระ ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Albert Einstein เพื่อตรวจสอบการหักเหของแสงโดยการเคลื่อนที่ของวัสดุ พวกเขาคำนวณว่าการหักเหเชิงลบสามารถสรุปได้ว่าเกิดขึ้นโดยผู้สังเกตที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธ์ที่สูงมากในบางทิศทาง

ต่อมาพบว่าไม่มีวัสดุใดที่จำเป็นสำหรับการหักเหเชิงลบในอวกาศ ในทางกลับกัน เมื่อลำแสงผ่านสนามโน้มถ่วงของวัตถุขนาดใหญ่ เช่น หลุมดำที่กำลังหมุนอยู่ การหักเหของแสงในทางทฤษฎีก็เป็นไปได้

เมื่อพูดถึงอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่เกิดจากการหมุนของหลุมดำหรือวัตถุขนาดใหญ่อื่นๆ มันขึ้นอยู่กับว่าจุดใดจุดหนึ่งอยู่ ผู้สังเกตการณ์ในท้องถิ่นสามารถเห็นเพียงภาพเล็ก ๆ ของภาพสากลว่าแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่มีอิทธิพลต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างไร สำหรับผู้สังเกตในท้องถิ่น แรงโน้มถ่วงมีความสม่ำเสมอและไม่ทำให้เกิดการหักเหของแสงเชิงลบ

อย่างไรก็ตาม Lakhtakia และ Mackay ซึ่งได้รับความช่วยเหลือจาก Sandi Setiawan นักวิจัยด้านดุษฏีบัณฑิตที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระ ตัดสินใจที่จะดูผู้สังเกตการณ์ทั่วโลก ซึ่งยืนอยู่ในกาลอวกาศตามที่ไอน์สไตน์อธิบายไว้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา ผู้สังเกตการณ์ทั่วโลกมองเห็นบริเวณรอบๆ หลุมดำที่กำลังหมุนอยู่ ซึ่งเรียกว่า เออร์โกสเฟียร์ ซึ่งอาจเป็นการดัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามดัชนีการหักเหของแสงเชิงลบ

อนุพันธ์ใหม่เหล่านี้ซึ่งรายงานใน Physics Letters A ฉบับวันที่ 7 มีนาคม ระบุว่าไม่เพียงแต่จะต้องพิจารณาผลกระทบของสิ่งเล็กๆ น้อยๆ ของจักรวาลเมื่อทำแผนที่จักรวาลเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงการมีอยู่ของหลุมแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่ด้วย

"เมื่อเราติดตามแสง เราต้องคำนึงถึงแรงโน้มถ่วงด้วย" ลักห์ตาเกียกล่าว "แม้ว่าผลกระทบจะมีนัยสำคัญใกล้กับการหมุนของหลุมดำเท่านั้น"

นักวิจัยทั้งสามคนได้ขยายทฤษฎีการหักเหเชิงลบไปสู่สถานการณ์ทั่วไปมากขึ้นในบทความที่ตีพิมพ์ในวันนี้ (8 มีนาคม) ใน New Journal of Physics ซึ่งเป็นวารสารอิเล็กทรอนิกส์ เมื่อเราเอื้อมมือออกไปในอวกาศนอกระบบ เช่น ผ่านทาง Pioneer 10 นักวิทยาศาสตร์เริ่มให้ความสนใจกับการมีอยู่จริงของสถานการณ์ดังกล่าวมากขึ้น

การหักเหของแสงปกติโดยแหล่งกำเนิดแรงโน้มถ่วงเช่นดวงอาทิตย์ของเราเรียกว่าเลนส์โน้มถ่วง มีการแนะนำมาตั้งแต่สมัยของไอน์สไตน์ และทดลองโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษในปี 1919 เลนส์โน้มถ่วงนี้บางครั้งทำให้มองเห็นได้หลายภาพ ผลกระทบถูกนำมาพิจารณาในระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลก อย่างไรก็ตาม การหักเหของแสงนี้จะหักเหในทางบวก

เมื่อนักวิจัยค้นหาจุดกำเนิดของจักรวาล หลุมดำหลายหลุมและวัตถุขนาดใหญ่อื่นๆ สามารถทำให้ลำแสงโค้งงอในลักษณะที่ไม่คาดคิดและคาดเดาไม่ได้

“เราไม่ควรผิดหวังหากเราไม่สามารถค้นพบต้นกำเนิดของจักรวาลได้” Lakhtakia กล่าว &ldquoผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงอาจทำให้เราไม่รู้ว่าเรากำลังมองหาที่ใด&rdquo

อย่างไรก็ตาม Lakhtakia และผู้ทำงานร่วมกันของเขามองโลกในแง่ดีว่าในที่สุดนักวิทยาศาสตร์จะเอาชนะอุปสรรคมากมายที่เกิดจากการหักเหเชิงลบในอวกาศ

ที่มาของเรื่อง:

วัสดุที่จัดทำโดย เพนน์ สเตท. หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


ถ้าหลุมดำมีมวลของเอกภพจะมีปริมาตรเท่าไร? - ดาราศาสตร์

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายว่าเมื่อวัตถุยุบตัวจนเกิดเป็นหลุมดำ ในที่สุดวัตถุก็จะถึงจุดที่มีความหนาแน่นอนันต์ ความหมายจริงๆ คือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพแตกสลาย ณ จุดนี้ และไม่มีใครรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นที่ใจกลางหลุมดำ - เราจำเป็นต้องมีทฤษฎีที่ใช้งานได้ของแรงโน้มถ่วงควอนตัมเพื่อที่จะเข้าใจสิ่งนี้

แต่นี่คือสิ่งที่คุณอาจพบว่ามีประโยชน์: เมื่อเราพูดถึง "ขนาด" ของหลุมดำ เรามักจะพูดถึงบางสิ่งที่เรียกว่ารัศมีชวาร์ซชิลด์ รัศมีชวาร์ซชิลด์เป็น "จุดที่ไม่มีวันหวนกลับ" - เมื่อคุณเข้าใกล้หลุมดำมากกว่านั้น คุณจะไม่สามารถหลบหนีได้ ดังนั้นความเร็วในการหลบหนีที่รัศมี Schwarzschild เท่ากับความเร็วของแสงและค่าของรัศมี Schwarzschild จะอยู่ที่ประมาณ (3x10 5 ซม.) x (M / M)พระอาทิตย์) โดยที่ M คือมวลของหลุมดำและ Mพระอาทิตย์ คือมวลของดวงอาทิตย์ (โดยทั่วไป M สำหรับหลุมดำในดาราจักรของเราจะมีมวลประมาณ 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ แต่สำหรับหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางดาราจักร อาจมีจำนวนหลายล้านหรือหลายพันล้าน)

มีการเปรียบเทียบคร่าวๆ ระหว่างหลุมดำกับอะตอม ในทั้งสองกรณี มวลจะกระจุกตัวในบริเวณเล็กๆ ตรงกลาง แต่ "ขนาด" ของวัตถุนั้นใหญ่กว่ามาก คุณสามารถใช้รัศมีชวาร์ซชิลด์เพื่อคำนวณ "ความหนาแน่น" ของหลุมดำได้ นั่นคือ มวลหารด้วยปริมาตรที่อยู่ภายในรัศมีชวาร์ซชิลด์ ซึ่งเท่ากับ (1.8x10 16 g/cm 3 ) x (M .)พระอาทิตย์ / M) 2 โดยที่ M ถูกกำหนดตามข้างต้น จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ภายนอก นี่อาจเป็นความหนาแน่นของหลุมดำที่แท้จริงเช่นกัน เนื่องจากการกระจายของสสารภายในรัศมีชวาร์ซชิลด์ไม่มีผลกระทบต่อภายนอก

หน้านี้ได้รับการปรับปรุงล่าสุดเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน 2558

เกี่ยวกับผู้เขียน

Dave Rothstein

Dave เป็นอดีตนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและนักวิจัยดุษฎีบัณฑิตที่ Cornell ซึ่งใช้การสังเกตอินฟราเรดและเอ็กซ์เรย์และแบบจำลองคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีเพื่อศึกษาการเพิ่มหลุมดำในกาแลคซีของเรา เขายังทำการพัฒนาส่วนใหญ่สำหรับไซต์เวอร์ชันเดิมอีกด้วย


การสังเกตของ Lyman-α Universe1

Lyα emitter (LAE) ทั่วไปที่ z ≳ 2 กับ หลี่ * ความส่องสว่างของ Lyα สูงz ดาราจักรแคระในท้องถิ่นซึ่งเป็นดาราจักรเกิดดาวที่มีโลหะน้อย (SFG) มีมวลดาวฤกษ์โดยประมาณ (รัศมีสสารมืด) และอัตราการเกิดดาว 10 8-9 M (10 10-11 เดือน) และ 1–10 ล้าน ปี -1 ตามลำดับ

สูง-z SFGs มีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่งมีรัศมีที่เปล่งแสง Lyα ใน CGM ที่ขยายไปถึงรัศมีไวรัสรัศมีและอื่น ๆ

ไฮโดรเจนที่เป็นกลางที่เหลืออยู่ในยุคของรีออไนเซชันในจักรวาลทำให้การหรี่แสงอย่างแรงของการปล่อย Lyα สำหรับดาราจักรที่ z > 6 ที่แนะนำประวัติการรีออไนเซชันช่วงปลาย

โครงการกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่รุ่นต่อไปจะรวมข้อมูลการปล่อย Lyα กับการดูดกลืน Hi Lyα และข้อมูลวิทยุขนาด 21 ซม. ที่ทำแผนที่ก๊าซไฮโดรเจนส่วนใหญ่ ( Hi + Hii ) เผยให้เห็นการแลกเปลี่ยนของ () เรื่องโดยการไหลออกและการไหลเข้าและ () การแผ่รังสีที่เกี่ยวข้องกับการรีออไนเซชันของจักรวาล ระหว่างดาราจักรและ CGM/IGM


ถ้าหลุมดำมีมวลของเอกภพจะมีปริมาตรเท่าไร? - ดาราศาสตร์

โฟตอน (ซึ่งเป็น "อนุภาค" ที่ประกอบเป็นแสง) มีมวลพักเป็นศูนย์ เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมโฟตอนจึง "ตก" ลงในหลุมดำ คุณจำเป็นต้องรู้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปสักเล็กน้อย ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปบอกว่าวัตถุขนาดใหญ่ใดๆ บิดเบือนกาลอวกาศรอบ ๆ วัตถุนั้น คุณสามารถคิดเรื่องนี้ด้วยการเปรียบเทียบง่ายๆ ลองนึกภาพแผ่นยางยืดที่แบนราบอย่างสมบูรณ์ นี่แสดงถึงกาลอวกาศเมื่อไม่มีมวล ทีนี้ ถ้าคุณใส่ลูกบอลหนักๆ ลงในแผ่นยาง มันจะทำให้เกิดการบิดเบี้ยวในแผ่น นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นในอวกาศ ยกเว้นว่ามันอยู่ในสามมิติแทนที่จะเป็นสองมิติ

นอกจากนี้ โฟตอนจะเดินทางด้วยระยะทางที่สั้นที่สุดระหว่างจุดสองจุดเสมอ เมื่อกาลอวกาศบิดเบี้ยว แสงก็ดูเหมือนจะโค้งไปรอบ ๆ วัตถุขนาดใหญ่ ในความเป็นจริง ไม่ใช่ว่าวัตถุกำลังดึงดูดแสง แต่เป็นเพียงโฟตอนเดินทางด้วยระยะทางที่สั้นที่สุดในกาลอวกาศโค้ง

รอบหลุมดำ การบิดเบือนของกาลอวกาศนั้นรุนแรงมาก ที่ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ กาลอวกาศจะโค้งเข้าหาตัวมันเอง และด้วยเหตุนี้ แสงจึงไม่สามารถหลบหนีจากหลุมดำได้

หน้านี้ได้รับการปรับปรุงล่าสุดเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน 2558

เกี่ยวกับผู้เขียน

Jagadheep D. Pandian

Jagadheep สร้างเครื่องรับใหม่สำหรับกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Arecibo ที่ทำงานระหว่าง 6 ถึง 8 GHz เขาศึกษาเครื่องผสมเมทานอล 6.7 GHz ในกาแล็กซี่ของเรา masers เหล่านี้เกิดขึ้นที่ไซต์ที่เกิดดาวมวลมาก เขาได้รับปริญญาเอกจากคอร์เนลล์ในเดือนมกราคม 2550 และเป็นเพื่อนดุษฎีบัณฑิตที่ Max Planck Insitute for Radio Astronomy ในเยอรมนี หลังจากนั้นเขาทำงานที่สถาบันดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายในตำแหน่ง Submillimeter Postdoctoral Fellow ปัจจุบัน Jagadheep อยู่ที่สถาบัน Indian Institute of Space Scence and Technology


ดาราจักรแคระที่จางที่สุด Fa

Joshua D. Simon
ฉบับที่ 57, 2019

บทคัดย่อ

กาแลคซี่ทางช้างเผือกที่มีความสว่างต่ำสุด ( L) แสดงถึงขีดจำกัดล่างสุดสุดของฟังก์ชันความส่องสว่างของดาราจักร ดาวแคระที่จางมากเหล่านี้เป็นระบบดาวฤกษ์ที่เก่าแก่ที่สุด สสารมืดส่วนใหญ่ครอบครอง ระบบดาวฤกษ์ที่มีโลหะน้อย และมีวิวัฒนาการทางเคมีน้อยที่สุด อ่านเพิ่มเติม

วัสดุเสริม

รูปที่ 1: การสำรวจสำมะโนประชากรดาราจักรทางช้างเผือกตามฟังก์ชันของเวลา วัตถุที่แสดงในที่นี้รวมถึงดาราจักรแคระที่ได้รับการยืนยันทางสเปกโตรสโคปีทั้งหมด รวมทั้งดาราจักรที่สงสัยว่าเป็นดาวแคระโดยอาศัย l

รูปที่ 2: การกระจายของดาวเทียมทางช้างเผือกในขนาดสัมบูรณ์ () และรัศมีครึ่งแสง ดาราจักรแคระที่ได้รับการยืนยันจะแสดงเป็นวงกลมสีน้ำเงินเข้ม และวัตถุที่สงสัยว่าเป็นสาวแคระ

รูปที่ 3: การกระจายความเร็วแนวสายตาของดาวเทียมทางช้างเผือกที่มีแสงน้อยมาก ตามฟังก์ชันของขนาดสัมบูรณ์ การวัดและความไม่แน่นอนจะแสดงเป็นจุดสีน้ำเงินพร้อมแถบค่าคลาดเคลื่อน และ 90% c

รูปที่ 4: (a) มวลไดนามิกของดาวเทียมทางช้างเผือกที่มีแสงน้อยมากในฐานะฟังก์ชันของความส่องสว่าง (b) อัตราส่วนมวลต่อแสงภายในรัศมีครึ่งแสงสำหรับดาวเทียมทางช้างเผือกที่มีแสงน้อยมากเป็นฟังก์ชัน

รูปที่ 5: ความเป็นโลหะของดาวฤกษ์เฉลี่ยของดาวเทียมทางช้างเผือกตามฟังก์ชันของขนาดสัมบูรณ์ ดาราจักรแคระที่ได้รับการยืนยันจะแสดงเป็นวงกลมสีน้ำเงินเข้ม และวัตถุที่สงสัยว่าเป็นดาวแคระ

รูปที่ 6: ฟังก์ชันการกระจายความเป็นโลหะของดาวในดาวแคระที่มีแสงน้อยมาก ข้อมูลอ้างอิงสำหรับความเป็นโลหะที่แสดงในที่นี้แสดงอยู่ในตารางเพิ่มเติมที่ 1 เราทราบว่าข้อมูลเหล่านี้ค่อนข้างต่างกัน

รูปที่ 7: รูปแบบความอุดมสมบูรณ์ทางเคมีของดาวใน UFDs แสดงให้เห็นในที่นี้คืออัตราส่วน (a) [C/Fe], (b) [Mg/Fe] และ (c) [Ba/Fe] เป็นฟังก์ชันของความเป็นโลหะตามลำดับ ดาว UFD ถูกพล็อตเป็นไดอาโมสี

รูปที่ 8: ความสามารถในการตรวจจับของระบบดาวจาง ๆ ในรูปของระยะทาง ขนาดสัมบูรณ์ และความลึกของการสำรวจ เส้นโค้งสีแดงแสดงความสว่างของดาวที่สว่างที่สุดลำดับที่ 20 ในวัตถุเป็นฟังก์ชัน

รูปที่ 9: (a) แผนภาพสี–ขนาดของ Segue 1 (การวัดแสงจาก Muñoz et al. 2018) บริเวณขนาดสีน้ำเงินและสีชมพูที่แรเงาแสดงถึงความลึกโดยประมาณที่สื่อที่มีอยู่สามารถเข้าถึงได้