Warum haben Schwarze Löcher Düsen und Akkretionsscheiben?

Wenn supermassereiche Schwarze Löcher die Schwerkraft besitzen, die erforderlich ist, um das Entweichen von Photonen und anderen Massenteilchen zu verhindern, warum bilden sich dann Jets und Akkretionsscheiben?

Sie scheinen darauf hinzudeuten, dass etwas aus dem Schwarzen Loch kommt, während Mathematik und Physik uns zu sagen scheinen, dass dies unmöglich ist.

Es scheint, dass supermassereiche Schwarze Löcher nur die Schwerkraft auf sich selbst ausüben.

Wenn es um Akkretionsscheiben geht, kommt nichts aus dem Schwarzen Loch. Das ist nur umlaufende Materie, obwohl sie durch Ziehen des Rahmens ein wenig herumgewirbelt wird. Selbst bei hoher Schwerkraft besteht immer noch die Fähigkeit, einen massiven Körper zu umkreisen. Die Gravitationskraft wird bereits "verbraucht", um die Umlaufbahn zu verursachen (sie erklärt die Zentripetalkraft), so dass das Gas nicht hineinfallen muss.

Was Jets betrifft, so gibt es meines Erachtens keine einzige Erklärung (da bin ich mir nicht sicher). Eine mögliche Erklärung ist der Blandford-Znajek-Prozess ¹

Das folgende Bild stammt aus Black Holes und Time Warps: Einsteins empörendes Erbe von Kip S. Thorne :

Grundsätzlich drehen sich die meisten Schwarzen Löcher, und manchmal kann die intensive Rotation Kräfte verursachen, die die Schwerkraft überwinden, sogar um einige Größenordnungen.

Wenn sich ein Schwarzes Loch dreht, drehen sich die daran verankerten Magnetfeldlinien ² mit. Plasma (von der Akkretionsscheibe) wird dann entlang dieser Linien herausgeschleudert, ähnlich wie es passiert, wenn Sie einen Marmor in eine konische Tasse geben und diese drehen. Dies ist im ersten Bild dargestellt.

Im zweiten Bild fließt Strom durch die Feldlinien (ich verstehe diese nicht so gut wie die erste, aber dieser Beitrag hat eine vernünftige Erklärung ) und beschleunigt das Plasma mit einem Mechanismus, der einer elektromagnetischen Railgun ähnelt . Dies ist eine weitere Möglichkeit, Jets zu erstellen.

Beachten Sie, dass die Energie hier aus der Rotationsenergie des BH stammt, nicht aus der Massenenergie des "Inhalts" des BH (der für das Universum verloren geht, wenn wir nicht die Hawking-Strahlung berücksichtigen).

(Ich werde mir das Papier genauer ansehen, wenn ich Zeit habe, und die Antwort entsprechend aktualisieren. Kommentare erwünscht)

^{1. Blandford, RD & Znajek, RL (1977). Elektromagnetische Energiegewinnung aus Kerr-Schwarzen Löchern. Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society, 179, 433-456.}

^{2. Während das No-Hair-Theorem einem nackten Schwarzen Loch verbietet, Magnetfeldlinien zu besitzen, kann eines mit einer Akkretionsscheibe diese haben, da die Feldlinien nicht durch die Scheibe "entweichen" können.}

Eine Akkretionsscheibe ist Material, das um das Schwarze Loch kreist, während es hineinfällt. Oder es ist möglich, dass sich die Partikel in einer Art Umlaufbahn um das Schwarze Loch befinden. Diese Scheibe würde sich außerhalb des Ereignishorizonts befinden, also ist sie nicht wirklich "im" Schwarzen Loch.

Die Düsen werden auf ähnliche Weise gebildet. Teilchen, die sich in das Schwarze Loch drehen, erzeugen Strahlung, die vom Schwarzen Loch "emittiert" zu werden scheint.

Dinge scheinen nur aus dem Schwarzen Loch zu kommen, aber sie geschehen wirklich außerhalb des Ereignishorizonts. Die Scheibe und die Düsen werden durch die Wechselwirkung von Partikeln gebildet, wenn sie sich um das Schwarze Loch bewegen und in den Ereignishorizont eintreten.