Kann Magnetismus einem Schwarzen Loch entkommen?


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Ich kenne Licht und praktisch nichts als die Schwerkraft kann einem Schwarzen Loch entkommen. Meine Frage ist: Kann Magnetismus einem Schwarzen Loch entkommen?

Ein paar Dinge, die mich davon überzeugen, sind:

  1. Jupiters Magnetfeldform im Vergleich zu den Jets, die aus der Nähe von Schwarzen Löchern kommen können (ich würde denken, dies könnte Material, das in Richtung eines Schwarzen Lochs fällt, in die Pole hinein oder aus diesen heraus drücken):

IO-Plasma und Jupiter-Magnetfeld

  1. Anscheinend haben Schwarze Löcher sehr starke Magnetfelder:

http://www.iflscience.com/space/magnetic-fields-can-be-strong-black-holes-gravity

Antworten:


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Einem BH "entgeht" nichts - in dem Sinne, dass ein Signal, das aus dem Ereignishorizont stammt, für immer im Inneren bleibt. Wenn beobachtet wird, dass sich etwas vom BH entfernt, wurde es außerhalb des Ereignishorizonts generiert. Wenn es im Inneren erzeugt würde, würde es niemals für immer und ewig beobachtet werden.

Die Schwerkraft selbst "entkommt" einem BH nicht - und entkommt auch nicht. Die Schwerkraft ist einfach ein Merkmal der Raumzeitmetrik. Wenn die Raumzeit auf eine bestimmte Weise verzerrt ist, kann gemessen werden, dass die Schwerkraft existiert. Ein BH ist einfach eine sehr starke Verzerrung der Raumzeit, nicht mehr und nicht weniger. Es wird durch eine Konzentration von Masse / Energie erzeugt, die die Raumzeit verzerrt, und dann wird diese Konzentration durch diese Verzerrung, die es erzeugt hat, gefangen.

In diesem Sinne ist die Schwerkraft einfach Teil des BH, weil die Schwerkraft die Raumzeit ist, die verzogen wird, und weil ein BH im Wesentlichen genau das ist - die verzerrte Raumzeit. Das Gravitationsfeld eines BH ist Teil des BH selbst und erstreckt sich bis ins Unendliche (wird aber mit der Entfernung schwächer). Es "entkommt" nicht, weil es dort nichts gibt, was entkommt.

Es ist, als hätte man eine Plastiktüte in einen Knoten gebunden, um Wasser im Inneren zu halten, und jemand fragt: "Wie entkommt der Kunststoff dem Knoten?" Der Kunststoff "entweicht" nicht dem Knoten, der Knoten ist Teil des Kunststoffs.

Dies alles wird leichter zu verstehen, wenn Sie erkennen, dass die Schwerkraft keine Sache ist, sondern nur ein Effekt der Verzerrung der Raumzeit.


EDIT: Ich denke, was Sie wirklich gefragt haben, war - kann ein BH ein eigenes Magnetfeld haben? Die Antwort ist ja.

Ein BH kann drei Eigenschaften haben: Masse, Spin (Rotation) und elektrische Ladung (auch bekannt als No-Hair-Theorem) . Alle anderen Merkmale der Materie, die in sie fallen, gehen verloren, mit Ausnahme dieser drei. Wenn Sie ein Proton in ein neutrales BH fallen lassen, erhält das BH eine Ladung, die einem Proton entspricht, und das ist ein messbares elektrisches Feld.

Betrachten Sie nun ein sich drehendes BH mit elektrischer Ladung, die Kerr-Newman-Metrik . Sie haben eine Ladung und Sie haben Spin. Das heißt, Sie haben Magnetismus. Ja, ein BH kann also einen magnetischen Dipol haben. Die Rotationsachse und die magnetische Dipolachse müssen jedoch ausgerichtet sein - ein BH kann nicht als "pulsierend" angesehen werden. Auch hier kann kein Signal von innerhalb des Ereignishorizonts außerhalb beobachtet werden.

Sie sollten sich jedoch nicht vorstellen, dass das elektrische (oder magnetische) Feld dem BH "entkommt". Es entkommt nicht. Was passiert, ist, wenn die Ladungen vom BH verschluckt wurden, bleiben die elektrischen Feldlinien mit dem BH "verklebt", das dann eine Ladung erhält. Diese elektrischen Feldlinien haben für immer existiert, sie "entkommen" nichts und existieren weiter, nachdem die Ladung vom BH gefangen wurde.

Hinweis: Elektrische Felder und Magnetfelder sind ein und dasselbe. Je nach Bewegung des Beobachters könnte das eine das andere sein.


Hätte ein Schwarzes Loch in diesem Fall ein Magnetfeld, das Teil davon ist?
Jonathan

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Ich habe eine Bearbeitung vorgenommen, die meiner Meinung nach Ihre ursprüngliche Frage beantwortet.
Florin Andrei

Virtuelle Photonen können einem Schwarzen Loch und wahrscheinlich Gravitationswellen entkommen.
dllahr

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In der Theorie wird ein geladenes schwarzes Loch und Drehen kann sein eigenes Magnetfeld erzeugen. Das magnetische (und elektrische) Feld kann existieren und außerhalb des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs gemessen werden.

Ich stimme beiden bestehenden Antworten voll und ganz zu, dass das Magnetfeld nicht aus Schwarzen Löchern "entweicht", ich würde jedoch argumentieren, dass es äußerst unwahrscheinlich ist, dass ein echtes astrophysikalisches Schwarzes Loch ein signifikantes Magnetfeld erzeugt. Der einfache Grund dafür ist, dass es äußerst schwierig ist zu sehen, wie ein realistischer physikalischer Prozess Material mit einer Nettoladung im Schwarzen Loch ablagern würde. dh Es wird erwartet, dass die meisten astrophysikalischen Schwarzen Löcher ungeladen sind und kein Magnetfeld haben. (Obwohl es mindestens ein paar Astronomen gibt, die anders denken - siehe http://adsabs.harvard.edu/abs/2003ApJ...596L.203R ).

Die Magnetfelder, an die Sie denken und auf die in dem von Ihnen bereitgestellten Link verwiesen wird, sind Felder, die innerhalb der Akkretionsscheibe des Materials erzeugt werden, das sich in Richtung des Ereignishorizonts windet. Das heißt, sie werden außerhalb des Schwarzen Lochs erzeugt und stehen in keiner Beziehung zu dem Magnetfeld, das Sie für einen Planeten wie Jupiter zeigen, wo das Feld durch Prozesse innerhalb des Planeten erzeugt wird.


Wie wäre es mit einem schwarzen Loch, das aus einem Paar kollidierender Magnetare besteht? Ich denke, eine solche Kollision müsste auftreten, wenn die Neutronensterne noch jung sind und viel Spin haben, da die Kollision aufgrund des Zerfalls der Umlaufbahn durch Gravitationswellenstrahlung lange dauert und ihnen mehr als genug Zeit gibt, um ihren Spin und Magnetismus zu verlieren über EM-Strahlung. Oder vielleicht nur ein Magnetar, der durch Akkretion eines normaleren Begleitsterns in einen BH umgewandelt wird?
PM 2Ring

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Nichts kann einem Schwarzen Loch entkommen, nicht einmal die Schwerkraft. Was Unausweichliche Schwarze Löcher bedeuten, ist genau das: Wenn Sie ein System in einem Schwarzen Loch haben, kann es nichts tun, um ein Signal nach draußen zu senden. Dies gilt unabhängig davon, ob der Versuch über die Gravitations-, elektrischen oder Magnetfelder erfolgt.

Schwarze Löcher haben offensichtlich ein Gravitationsfeld und können tatsächlich ein elektrisches oder magnetisches Feld ungleich Null haben, aber das bedeutet nicht, dass ihnen etwas "entgeht". Im Gegenteil, man kann ihre Gravitations- oder elektromagnetischen Felder als Folge ihrer Unausweichlichkeit betrachten.

Wenn beispielsweise Materie zu einem Schwarzen Loch zusammenbricht, nimmt das externe Gravitationsfeld einen gewissen Wert an. Die kollabierende Materie überquert den Horizont und wird später aus der Existenz verdrängt. Bedeutet das, dass das Gravitationsfeld verschwinden sollte? Nein, denn wenn das passieren würde, wäre das ein Signal von innen nach außen! Tatsächlich ist es die unausweichliche Natur von Schwarzen Löchern, die verhindert, dass sich das Gravitationsfeld als Reaktion auf das ändert, was mit der Materie im Inneren passiert.

Ebenso können Magnetfelder schwarzen Löchern nicht "entkommen", aber das bedeutet nicht, dass schwarze Löcher keine Magnetfelder haben können.


"Einem Schwarzen Loch kann nichts entkommen, nicht einmal die Schwerkraft" - es ist komplizierter. Das Beharren auf dem Bild von Dingen, die dem BH "entkommen", führt zu Problemen. Die Schwerkraft ist einfach die Metrik der Raumzeit, und ein BH ist einfach die Raumzeit, die durch viel Masse / Energie stark verzerrt wird, was wiederum durch die Raumzeitverzerrung selbst gefangen gehalten wird. Insofern macht der Gedanke, dem BH zu "entkommen" (oder nicht zu entkommen), keinen Sinn. Die Schwerkraft eines BH ist einfach ein Teil davon und erstreckt sich bis ins Unendliche. Ja, kein Signal kann den Ereignishorizont verlassen - das BH ist eine separate kausale Domäne.
Florin Andrei

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@FlorinAndrei Es ist absolut sinnvoll, wie im ersten Absatz dieser Antwort definiert: Die Schwerkraft, die einem Schwarzen Loch „entkommt“, würde bedeuten, dass man das Gravitationsfeld nach außen ändern kann, indem man etwas nach innen ändert. Das passiert natürlich nicht, aber der Begriff ist durchaus vernünftig - es bedeutet nur, dass die Schwerkraft nicht aus dem Schwarzen Loch entweicht.
Stan Liou

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Wenn beobachtete Magnetfelder des Schwarzen Lochs teilweise durch das Bewegen von Ladungen innerhalb des Schwarzen Lochs erzeugt werden, würde die Krümmung der Raum-Zeit als Mittel zur Vermittlung der Wirkung in einer Entfernung für die Schwerkraft als erklärendes konzeptionelles Konstrukt untergraben. Magnetare sind Neutronensterne mit extremen Magnetfeldern. Wie bei Schwarzen Löchern wird ihre Materie so dicht, dass ihre Gravitationsfelder stärker werden als die elektromagnetischen Felder, die gewöhnliche Materie charakterisieren, wodurch die elektromagnetische Struktur von Atomen zusammenbricht. Sie haben nur eine geringere Gesamtmasse als Black Holes. Wenn Neutronensterne extreme Magnetfelder erzeugen können, vermutlich aus nicht angepassten Protonen und / oder Elektronen innerhalb der dichten Masse, die sich mit Sternrotation bewegen, sollten auch Black Holes dazu in der Lage sein. Magnetfelder existieren im Raum um ihre Quelle herum - sich bewegende geladene Teilchen - und wenn der Raum gemäß Raum-Zeit-Krümmungskonzepten extrem verzogen ist, sollten die Feldlinien mit dem Raum verzogen werden. Wenn sie sich über den Ereignishorizont hinaus erstrecken, müssten wir ein anderes Mittel zur Fernwirkung für die Gravitation finden, das mit den bewährten Formeln übereinstimmt, wenn nicht das zugrunde liegende Konzept, das Fernwirkung "erklärt". der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Die Herausforderung bei der Beobachtung besteht darin, dass Akkretionsscheiben auch sich bewegende Ladungen enthalten, die starke Magnetfelder erzeugen, und es ist nicht klar, wie man zwischen Feldern, die innerhalb des Ereignishorizonts erzeugt werden, und solchen, die ohne erzeugt werden, unterscheiden kann. Die enorme Leistung von Magnetaren ohne offensichtliche Akkretionsscheiben legt jedoch nahe, dass die Möglichkeit interner Magnetfelder möglicherweise schwer zu ignorieren ist.

Wenn es andere übliche Mittel zur Vermittlung von Fernwirkung gibt (außer der Krümmung der Raum-Zeit und dem Austausch virtueller Teilchen), die sowohl zur Erklärung von Gravitations- als auch von elektromagnetischen Phänomenen dienen, wären dies auch sehr große, sich schnell drehende BHs Es wird erwartet, dass starke gravito-magnetische Felder mit Drehimpulsvektoren ähnlich wie bei Magnetpolen erzeugt werden. Es war nie klar, warum eine gekrümmte Raumzeit einen gravito-magnetischen Effekt erzeugen würde, und der Austausch virtueller Teilchen liefert auch keine sehr zufriedenstellende Erklärung für die elektromagnetische Induktion und Felder. Es ist zu erwarten, dass eine neue gemeinsame Erklärung für Fernaktionen eine bessere Erklärung für dieses Phänomen bietet.

Dies ist also eine ausgezeichnete Frage, die eine sorgfältige Analyse verdient, auch unter dem Gesichtspunkt, dass unsere Erklärungen für Fernmaßnahmen möglicherweise fehlerhaft sind.

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