In orbita attorno a un buco nero

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È possibile (per un satellite o un pianeta) orbitare attorno a un buco nero? Attirano tutto intorno a se stessi al centro? O influenzano la forza gravitazionale proprio come le stelle?

black-hole orbit gravity

— Zoltán Schmidt
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Assolutamente possibile Non c'è niente di magico in un buco nero. L'attrazione gravitazionale di un buco nero arriva fino alla gravità per un altro oggetto della stessa massa.

Se sostituisci il Sole con un buco nero della stessa massa, tutto continuerebbe a orbitarlo proprio come fa attualmente.

Qualsiasi cosa con massa ha una forza gravitazionale stessa, e un buco nero attirerà qualsiasi cosa con massa. Ancora una volta, è uguale alla nostra stella che ha un effetto sulla Terra e che la Terra ha un effetto sulla Luna.

— Carl
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La sensazione di incomprensione era che non ero abbastanza chiaro, come funzionano i buchi neri. Li ho sempre immaginati come "pozzi" come mulinelli nell'acqua.

— Zoltán Schmidt,

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Sono come vasche idromassaggio, ma proprio come un mulinello, arriva solo così lontano. Se hai un buco più grande nel mezzo della vasca idromassaggio (cioè massa più alta), allora aspirerà roba da più lontano. Non diverso dall'effetto che avrebbe una grande stella della stessa massa. L'essere diverso, quello con un buco nero, ha un punto di non ritorno, dove se qualcosa ottiene quel punto, non c'è modo per scappare.

— Carl,

Ci sono buchi neri noti con la massa del sole? Suppongo che la genesi della supernova dei buchi neri standard porti a masse più grandi. (Se la massa rimanente di una stella quando ha esaurito il suo combustibile nucleare è bassa quanto quella del sole, non collasserà in un buco nero.) Naturalmente ci sono speculazioni sui buchi neri a bassa massa, ma ne conosciamo qualcuno?

— Peter - Ripristina Monica il

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Non attraggono la forza gravitazionale; hanno massa, quindi esercitano un'influenza gravitazionale su altri oggetti.

Quindi sì, è possibile che un oggetto orbiti indefinitamente attorno a un buco nero. Solo perché la massa che sta orbitando si chiama buco nero non significa che l'oggetto è destinato a spirale sul buco nero.

— Jeremy
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Ai fini del confronto, ecco piatta, lo spaziotempo di Minkowski in coordinate sferiche:

d s^{2} = - d t^{2} + \underset{Euclidean 3-space}{\underset{⏟}{d r^{2} + r^{2} (d θ^{2} + \sin^{2} θ d ϕ^{2})}} .

$\mathrm{d}s^2 = -\mathrm{d}t^2 + \underbrace{\mathrm{d}r^2 + r^2(\mathrm{d}\theta^2+\sin^2\theta\,\mathrm{d}\phi^2)}_\text{Euclidean 3-space}\text{.}$

La sensazione di incomprensione era che non ero abbastanza chiaro, come funzionano i buchi neri. Li ho sempre immaginati come "pozzi" come mulinelli nell'acqua.

Questo non è del tutto errato. Lo spazio-tempo di Schwarzschild di un buco nero non caricato e non rotante nelle coordinate di Gullstrand-Painlevé è Dove si discosta dallo spazio-tempo ordinario e piatto di Minkowski è interamente nel termine del quadrato medio. Qui, la coordinata temporale non è il tempo di Schwarzschild, ma piuttosto il tempo misurato da un osservatore in caduta libera dal riposo all'infinito. L'ultimo bit, se adiacente al termine che si otterrebbe moltiplicando per la parte centrale, è l'euclideo ordinario

d s^{2} = - d t^{2} + \underset{suckhole}{\underset{⏟}{{(d r + \sqrt{\frac{2 M}{r}} d t)}^{2}}} + r^{2} (d θ^{2} + \sin^{2} θ d ϕ^{2}) .

$\mathrm{d}s^2 = -\mathrm{d}t^2 + \underbrace{\left(\mathrm{d}r + \sqrt{\frac{2M}{r}}\,\mathrm{d}t\right)^2}_\text{suckhole} + r^2(\mathrm{d}\theta^2+\sin^2\theta\,\mathrm{d}\phi^2)\text{.}$

t

$t$

d r^{2}

$\mathrm{d}r^2$

3

$3$ -spazio scritto in coordinate sferiche.

Se riconosci dalla gravità newtoniana la quantità , o in unità ordinarie, come la velocità di fuga, allora l'immagine è davvero molto particolare: secondo un osservatore che cade liberamente dal riposo all'infinito, lo spazio euclideo viene risucchiato nella singolarità alla velocità di fuga locale. L'orizzonte degli eventi è la superficie alla quale la velocità alla quale lo spazio "cade" alla velocità della luce. $\sqrt{2M/r}$ $\sqrt{2GM/r}$

Questo è un ulteriore motivo per cui i buchi neri sonici sono buoni analoghi alle loro controparti gravitazionali. In un buco nero sonico, può esserci un vero e proprio "succhiare" che drena un fluido a bassa viscosità a una velocità crescente, fino a e più veloce della velocità del suono in quel fluido. Ciò forma un orizzonte degli eventi acustici che è a senso unico per il suono e dovrebbe avere un analogo della radiazione di Hawking.

La struttura corrispondente per i buchi neri carichi è simile, e per quella rotante più complicata, sebbene possa ancora essere descritta come "succhia" con una certa torsione aggiuntiva che ruota gli osservatori in caduta libera.

— Stan Liou
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esiste la prova che qualcosa può orbitare attorno a un buco nero. La stella S2 orbita attorno al buco nero di massa solare di 4 milioni centrali della nostra galassia.

http://en.wikipedia.org/wiki/S2_(star)

Nota che se trovi un oggetto in orbita attorno all'oggetto target, puoi calcolare la massa dell'oggetto target.

In effetti, per qualcosa in orbita attorno a un buco nero, è molto difficile cadere. Questo è per lo stesso motivo per cui è più facile inviare una sonda dalla Terra a Marte (verso l'esterno dal Sole), piuttosto che dalla Terra al Mercurio (verso l'interno verso il Sole), e anche la stessa ragione per cui non è pratico liberarsi dei rifiuti tossici gettandoli nel Sole. Richiederebbe un'enorme quantità di energia per raggiungere il Sole.

Vedi le basi del volo spaziale per i dettagli.

— jmarina
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Mi chiedo perché gli scienziati affermino che quando la Via Lattea e Andromeda si scontreranno, i massicci buchi neri nei loro centri si fonderanno. Perché non si limitano a entrare in orbite l'una attorno all'altra o non continuano nelle stesse direzioni in cui sono diretti ora?

— Jason Goemaat,

@JasonGoemaat Suppongo che ci siano diversi effetti che potrebbero essere descritti come "attrito". Uno che ha ottenuto molta pubblicità ultimamente sono le onde gravitazionali che emanano da enormi oggetti che si circondano. IIUC la perdita di energia era responsabile dei buchi neri che orbitavano sempre più vicino fino a quando non si fondevano, come osservato da LIGO. Un altro effetto che porta al deterioramento delle orbite potrebbe essere la collisione tra i corpi e forse le forze di marea, il riscaldamento dei corpi e i detriti che circondano il buco nero mentre li rallentano. Suppongo che sia per questo che la materia dal disco di accrescimento viene risucchiata costantemente.

— Peter - Ripristina Monica il

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Penso che i buchi neri siano una stella morta? Non è vero? E credo che la nostra stella più vicina sia il sole, e c'è differenza tra stella e buchi neri (stella morta). E credo fermamente che i buchi neri (stella morta) attraggano al centro tutto ciò che li circonda. E dopo devono cambiare la proprietà di quell'oggetto (che è al centro), e quindi diffondere le sue parti nell'universo. :)

— Bipul Kumar
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