Avaruus-ketju (keskustelua tähtitieteestä, havainnoista ym.)

[Wasabrod]

Musta-aukkohan ei ole mikään imuri. Musta-aukko ei ime materiaa itseensä siksi, että se on valtavan tiivis, vaan siksi, että sillä on paljon massaa.

Jos auringon tilalla olisi saman masainen musta-aukko, niin aurinkokunnassa ei tapahtuisi mitään "merkittävää" muutosta. Planeetat, kuut, meteoriitit ja komeetat jatkaisivat ihan samoilla radoillaan.

Sama neutronitähiten törmäyksessä. Se materia mikä sieltä sinkoutuu ulos, sinkoutuu ihan samoin olkoon lopputuloksena musta-aukko taikka vain isompi neutronitähti. Jos sen materian liike-energia on riittävä päästäkseen pois sen systeemin painovoimakentästä niin se pääsee.

Tässä kohtaa mutuilen, mutta ymmärtääkseni se alue avaruudessa johon muodostuu tapahtumahoristontti, on käytönnössä sama, jossa oli juuri hetkeä ennen neutronitähden pinta (ennen kuin saavutti kriittisen massan ja siitä tuli musta-aukko).

Tarkaan ottaen mustan aukon synnyssä juurikin tiiveys on ratkaisevaa eikä massa. Maapallosta saadaan musta aukko kun puristetaan sen noin herneen/marmorikuulan kokoon. Toki käytännössä maapallon puristaminen niin tiiviiksi on vaikeaa, ja itse asiassa luonnossa riittävän suuri tiheys saadaan kun laitetaan paljon massaa yhteen, niin se massan oma painovoima vetää ainetta kassaan ja tiheys kasvaa. Eli käytännössä suuri massa saa aikaan riittävän tiiveyden, jotta syntyy musta aukko.

Mutta olen toki täysin samaa mieltä tuosta, että kun se neutronitähti tai mikä tahansa luhistuu mustaksi aukoksi, ei siitä mikää imuri tule, vaan ympärillä johonkin menossa oleva aines jatkaa täysin kuten ennen luhistumista, sama painovoimahan siellä edelleen vaikuttaa materian välillä.

 

[Puhelinkoppi]

Tässä siis spekuloitiin kahden neutronitähden törmäyksestä. Ja tuolla "arvoituksella" viittasin siihen, että muistan lukeneeni, että prosessi alkuaineiden muodostumisesta tähtien ytimissä rautaan asti tunnetaan hyvin, kun taas sitä raskaimpien aineiden synnystä on lähinnä spekuloitu, että niitä voisi syntyä supernovissa ja neutronitähtien törmäyksessä...


... ja tästä onkin nähtävästi jo monta vuotta sitten saatu suora havainto, joten se siitä arvoituksesta.

Kahden neutronitähden törmäys on kyllä kiehtova ajatus. Massat ovat kuitenkin valtavia, ja kieppuvat toistensa ympäri hurjaa vauhtia ennen sulautumista, hämmentävän älytön tapahtuma, jossa mielettömät energiat temmeltävät.

Ja silti todellista.

Edit: kenties aiempi pohdinta siitä, miksi neutronitähtien törmäyksessä syntyvä musta-aukko ei imaise syntyvää ainesta kitaansa ei olekaan ihan tuulesta temmattu: A hypermassive neutron star was believed to have formed initially, as evidenced by the large amount of ejecta (much of which would have been trapped by an immediately forming black hole)

Eli tuossa spekuloidaan, että ainetta vapautui erityisen paljon siksi, että musta-aukko ei muodostunutkaan välitömästi.

Aukon syntyminen välittömästi ei varmaan ole mahdollista. Neutronitähdet kiertävät taajuudesta päätellen toisiaan noin 400 kertaa sekunnissa kosketushetkellä. Sulatumisessa muodostunut neutronitähti on reilusti ylimassiivinen, mutta pyörii niin vimmatusti (~1000 kierrosta sekunnissa?) ettei se pääse heti luhistumaan. Prosessissa muodostunut pikkuruinen musta aukkokaan ei pysty nielemään tavaraa määräänsä enempää kertymäkiekon säteilypaineen takia (Eddington luminosity) joten ainetta pääsee karkuun suuria määriä. On kyllä vaikea kuvitella voimaa, mikä pystyy murskaamaan maailmankaikkeuden lujimman aineen kuin munan kuoren. Neutronitähden aine laajenee räjähdysmäisesti kun se vapautuu painovoiman otteesta. Neutroniaineessa on kuutiosenttimetrissä karkeasti Mount Everestin edestä ainetta ~ miljardi tonnia/cm3.

Myös mustan aukon kertymäkiekossa tapahtuu hetken nukleosynteesiä, ja tuoreet alkuaineet leviävät suihkujen viemänä pois aukon vaikutuspiiristä. Pienet mustat aukot ovat äärimmäisen väkivaltaisia objekteja ja aine saa sen läheisyydessä aikamoista kyytiä. Asiat tapahtuvat suurella nopeudella. Jos tuota yrittää havainnollistaa itselleen, niin itse törmäys, neutronitähtien sulautuminen ja mustan aukon muodostuminen mahtuu siihen sataan sekuntiin.

 

[Aaltoliike]

On kyllä vaikea kuvitella voimaa, mikä pystyy murskaamaan maailmankaikkeuden lujimman aineen kuin munan kuoren

Rupesi kiinnostamaan että mikä aine on kyseessä ?

 

[Puhelinkoppi]

Rupesi kiinnostamaan että mikä aine on kyseessä ?

Neutronitähden aine jota kutsutaan (luonnollisesti) neutroniumiksi on 50 triljoonaa kertaa tiheämpää ja lujuudeltaan 10 miljardia kertaa terästä lujempaa. Melko tiukkaa kamaa siis. Neutronit ovat käytännössä kiinni toisissaan, koko hoito on käytännössä kuin jättimäinen, helvetin kuuma, hillitöntä vauhtia pyörivä ja magnetoitunut laakerinkuula. Vastasyntyneen neutronitähden lämpötila voi olla hetkellisesti miljardeja asteita ja jos kyseessä on magnetar (neutronitähden ultramagneettinen paha veli) sen magneettikenttä on niin vahva, että se vaikuttaa valon kulkuun valtavan painovoiman kanssa, joka sekään ei ole mitenkään vaatimaton.

Tähden pinnalla painovoima noin 100 miljardia kertaa vahvempi kuin Maassa riippuen massasta. Metrin korkeudelta pudotettu kynä osuisi pintaan 2000km/s ja aiheuttasi pienimuotoisen ydinräjähdyksen ja kynäkin painaisi miljoonia tonneja.

Ainoa asia joka estää sitä romahtamasta mustaan aukkoon on elektronit, jotka ovat kaasuna neutronien välissä ja pystyvät vielä tuottamaan vastavoiman painovoimalle. Se kertoo siitäkin, kuinka vahvoja ydinvoimat ovat lähietäisyydellä. Kun pyöriminen hidastuu, ja/tai ulkopuolelta tulee lisää massaa, se romahtaa mustaan aukkoon. Pyöriminen voi myös nopeutua, jos kumppanitähdeltä virtaa ainetta neutronitähden pintaan.

Magneettikenttä ohjaa aineen navoille, ja se osuu pintaan lähes valon nopeudella joka antaa lisää vauhtia ja massaa. Välillä pinnalle juuttunut aine ydinräjähtää novana, jos tähti ei romahda painon alle.

Ylärajan neutronitähden massalle antaa Chandrasekharin raja, joka on 1,44 Auringon massaa pyörimättömälle kappaleelle. Alaraja sille on 1,1-1,2 Auringon massaa, muuten se olisi valkoinen kääpiö. Raja voi ylittyä reilustikin, niin kuin tässä edellä mainitussa tapauksessa, riippuen sen pyörimisnopeudesta.
Lisäys. Neutronitähti on sitä suurempi mitä kevyempi se on. Massan lisääntyessä painovoima runttaa sitä kasaan ja koko pienenee.

Mahdollisesti on olemassa myös kvarkkitähtiä, joiden neutronit ovat hajonneet gravitaation alla kvarkeiksi, mutta massa ei voi olla paljon neutronitähteä suurempi. Näistä ei ole ainakaan varmoja havaintoja Quark star - Wikipedia

Neutroniumin lujuudesta kertoo jotain sekin, että nopein tunnettu neutronitähti (PSR J1748−2446ad) pyörähtää akselinsa ympäri 1.39 millisekunnissa eli 42960 rpm, jolloin pintanopeus on 70000 km/s. PSR J1748−2446ad - Wikipedia

Maan pinta liikkuu 1600km/h. Tuo 70000 km/s on vasta alle puolet siitä mitä neutronitähti kestäisi hajoamatta. Käytännössä ne eivät edes teorissa saavuta koskaan hajoamispistettä, koska magneettikenttä hidastaa sitä. Yleensä neutronitähdet pyörivät atomikellon tarkkuudella, ja niitä voidaan käyttää ajan mittaamiseen ja navigointiin avaruudessa.

Menipä taas jaaritteluksi...