Ordlista



















Maskhål

 

  • ADAF: Kommer ifrån engelskans Advection-Dominated Accretion Flow, d v s advektionsdominerat ansamlingsflöde. Advektion är en process inom vilken materien färdas in i det svarta hålet utan att emittera elektromagnetisk strålning först.
  • Allmänna relativitetsteorin: Beskriver hur materia/energi och rumtiden samverkar med varandra på ett mer generellt sätt än Newtons mekanik För en mer detaljerad beskrivning av denna teori se relativitetsteorin.
  • Absolut horisont: Är ytan hos ett svart hål. Till skillnad från den apparenta horisonten så rör sig den absoluta horisonten kontinuerligt när det svarta hålets massa förändras. I moderna termer så kallas den absoluta horisonten bara för horisont och definieras som den yttersta punkten runt ett svart hål ifrån vilket inget kan försvinna.

    Horisontbeteende vid massförändring (Courtesy Kip Thorne)
    Rumtidsdiagram över absolut samt apparent horisonts beteende vid massändring hos svart hål.

  • Apparent horisont: Är den traditionella händelsehorisonten som är ekvivalent med Schwarzschildradien. När massan ändras hos ett svart hål så hoppar den apparenta horisonten i diskreta steg. En modern definition av den apparenta horisonten är den yttersta punkt runt ett svart hål, där fotoner som försöker att avlägsna sig oändligt långt bort ifrån det svarta hålet förlorar all sin energi och därmed upphör att existera.
  • Differentialgeometri: Är den matematik som behövs för att beskriva allmänna geometrier. Matematiken i denna teori är ganska komplicerad, olinjär och är till stor del uppbyggd på mångfalder och tensorbegreppet.
  • Einsteins fältekvationer: Har utseendet Fältekvationerna på abstrakt form och består av tio stycken kopplade icke-linjära partiella differentialekvationer som är extremt svåra att lösa explicit. Lyckligtvis är de inte helt oberoende av varandra utan kan reduceras till sex stycken oberoende differentialekvationer.
  • Elektrondegeneration: Kvantmekaniskt fenomen som förklarades av den österrikiske fysikern Wolfgang Pauli (1900-1958) på 1920-talet i hans uteslutningsprincip. Tryck som uppstår till följd av att två elektroner inte kan vara i samma kvanttillstånd. Detta är en följd av våg/partikeldualiteten; när elektronerna trycks samman på en mindre och mindre volym så måste dess våg ta mindre plats vilket görs genom att den får en kortare våglängd, vilket i sin tur är ekvivalent med en högre energi. Partikeln bankar alltså allt våldsammare mot sina grannelektroner när trycket ökar och hindrar därmed vidare kontraktion. Att det är i detta tillstånd som materian i vita dvärgstjärnor befinner sig i konstaterades av R. H. Fowler år 1926.
  • Entropi: Är ett mått på graden av oordning i ett system. Definitionsmässigt är entropin S logaritmen av det antal sätt som alla atomer och molekyler i en avgränsad region kan fördelas utan att regionens makroskopiska utseende förändras d v s Entropidefinition. Enligt termodynamikens andra huvudsats så kan inte entropin minska i ett slutet system utan att energi tillförs.
  • Ergoregion: Region hos ett roterande svart hål som begränsas inåt av horisonten och utåt av ergosfären (den statiska gränsen) inom vilken rumtidens medsläpning är så stor att inte något objekt kan hålla sig statiskt jämfört med ett objekt oändligt långt bort utan åtminstone lite förs med i rotationsriktningen. På ergosfären (statiska gränsen) är rumtidskonens kant projicerad på toppen och på horisonten är hela rumtidskonen innanför en ljusstråle i sluten bana.
    Definition av regioner (Courtesy Misner, Thorne and Wheeler)
  • Flykthastighet: Den minsta ursprungshastighet som ett objekt på ytan av ett klot måste ha för att kunna ta sig oändligt långt bort från klotets gravitationsfält. Ju mer kompakt och massivt klotet är desto större blir flykthastigheten enligt formeln Flykthastighet där G är gravitationskonstanten, M är massan hos klotet och R är radien från centrum av klotet ifrån vilket objektet börjar sin färd med utgångshastigheten. Jordens flykthastighet är enligt ekvationen 11,2 km/s.
  • Globala metoder: Är matematiska tekniker baserade på en kombination av topologi och geometri som används för att analysera strukturen hos rumtiden.
  • Händelsehorisont: Är en generalisering av begreppet Schwarzschildradie. För ett statiskt, icke-roterande och sfäriskt hål är händelsehorisontens avstånd från det svarta hålets centrum lika med Schwarzschildradien. När idealiseringarna hos det svarta hålet tas bort är inte denna likhet längre sann. Är det svarta hålet inte i stationärt tillstånd måste man särskilja på absolut och apparent horisont (upptäcktes av Stephen Hawking). Den absoluta horisonten rör sig kontinuerligt när det svarta hålet slukar materia medan den apparenta horisonten rör sig i diskreta steg.
  • Icke-euklidisk geometri: Den euklidiska geometrin behandlas i Euklides "Elementa" och beskriver geometrin på ett platt plan, d v s parallella linjer skär aldrig varandra och summan av en triangels vinklar är 180 grader. Förutom denna klassiska geometri, som var känd redan före Kristus födelse, så upptäcktes på 1800-talet ytterligare två geometrier. Dessa gäller då planet antingen kröks utåt (sfär) eller inåt (sadel). Resultatet blir ett plan (rum med två dimensioner) där summan av rektangelns vinklar är större respektive mindre än 180 grader. Utifrån detta synsätt är differentialgeometrin, och i sin tur den allmänna relativitetsteorin, byggd.
  • Icke-linjära partiella differentialekvationer: En ekvation beskriver förhållandet mellan olika variabler. En differentialekvation är ett förhållande mellan en funktion och dess derivata. Att differentialekvationen är partiell innebär att funktionvärdet beror på mer än en variabel. Att den partiella differentialekvationen är ickelinjär innebär att koefficienterna inte är av typen y(x)=x utan av typen y(x)=x^2 eller y(x)=sin(x) vilket gör situationen betydligt mer komplicerad.
  • Jet: Stråle av gas som transporterar energi från den energigenererande källan i mitten av en radiogalax eller en kvasar till en avlägsen elektromagnetiskt strålande lob (jättelikt moln av gas utanför den aktiva galaxen eller kvasaren).
  • Konjektur: Påstående till sats men som (ännu) inte har något bevis.
  • Kvasar: Är extremt rödförskjutna objekt som har en ovanligt stor apparent magnitud. Att de är extremt rödförskjutna innebär att de avlägsnar sig ifrån oss med stor hastighet vilket i sin tur innebär att de befinner sig på stora avstånd. För att lysa så starkt på så stora avstånd måste de producera oerhörda mängder energi, något som endast kan förklaras med svarta hål.
  • Metrik: Används för mätning av avståndet mellan två punkter i rumtiden. Eftersom det inom relativitetsteorin inte finns något allmänt koordinatsystem så används differentialer i metriken. Känner man till metriken för rumtiden som man önskar studera så finns i denna all nödvändig information som behövs för att göra detta.
  • Mun: Kallas ett svart hål, eller mera bestämt ett maskhål, som sammankopplar en annan mun via en Einstein-Rosen brygga.
  • Paradigm: Är en fullständig uppsättning av verktyg som ett vetenskapligt samhälle använder i sin forskning och då de kommunicerar med varandra om denna forskning. Detta begrepp infördes av Thomas Kuhn i hans mycket insiktsfulla bok "The Structure of Scientific Revolutions".
  • Penrosediagram: Kraftfullt diagram för att åskådliggöra händelser i rumtiden. Utvecklades av Roger Penrose och vidareutvecklades av Brandon Carter för att kunna tillämpas på svarta hål.
  • Pertuberationsmetoder: Innebär att man försummar vissa termer i de matematiska uträkningarna. Olinjära fenomen, som är otrevliga att räkna med, kan därmed ignoreras så länge de är små. Pertuberationsmetoderna inom teorin för svarta hål utvecklades av Tullio Regge och John Wheeler i början av 1960-talet.
  • Planck-Wheeler arean: Är en av Planck-Wheeler enheterna som är fundamentala inom de än så länge dåligt förstådda lagarna för kvantgravitation. Är betydelsefull bl a för kopplingen mellan ett svart håls area och dess entropi.
  • Prices sats: Alla egenskaper hos ett (från omkringvarande materia befriat) svart hål som kan omvandlas till strålning kommer att omvandlas till strålning och kommer att strålas iväg fullkomligt, och därigenom göra hålet hårlöst. Prices sats gäller dock endast när det svarta hålet inte befinner sig i närheten av materia.
  • Radiogalax: Aktiv galax som huvudsakligen emitterar elektromagnetisk strålning med radiovåglängder. Troligen är drivkällan i denna typ av galax ett supermassivt svart hål i dess kärna. Skillnaden mellan en kvasar och en radiogalax är troligen att radiogalaxens fall så ses dess centralobjekt ifrån en annan riktning än hos kvasaren där centralobjektets poler troligtvis är riktade emot oss.
  • Referensram: Grundläggande begrepp inom relativitetsteorin. Eftersom fysikens lagar endast är lokala inom relativitetsteorin så måste man definiera lokala referensramar inom vilka fysikens lagar är identiska med alla andra referensramar och där ljushastigheten är konstant.
  • Rödförskjutning: Ljuset från en ljuskälla sträcks ut och förskjuts därmed mot längre våglängder. Rött ljus ligger i delen av spektrat med långa våglängder och man säger därför att ljuset rödförskjuts. Även blåförskjutning existerar men är av olika anledningar inte lika vanligt på kosmologiska avståndsskalor. Det finns tre olika anledningar till att ljus rödförskjuts.
    1/ Dopplerförskjutning: Uppstår när det är en skillnad i hastighet mellan ljuskällans och observatören. Den är uppkallad efter den österrikiske fysikern Christian Doppler (1803-1853), beskrivs som Rödförskjutning i fallet för ljus, och är orsaken till att ljudet från ambulanssirenen beter sig som den gör när fordonet åker förbi.
    2/ Gravitationell förskjutning: Uppstår när det är en skillnad i rumtidens krökning mellan ljuskällan och observatören. När en foton skall ta sig ur en gravitationell potential förlorar den energi och rödförskjuts och vice versa. Det är denna effekt som är den verkliga anledningen till att svarta hål just är svarta.
    3/ Kosmologisk förskjutning: Uppstår till följd av universum utvidgar sig. Rödförskjutningen är asymptotiskt proportionellt mot avståndet mellan ljuskällan och observatören. Proportionalitetskonstanten kallas för Hubbles konstant och felmarginalen hos denna är fortfarande efter 70 års forskning så stor som en faktor två. Är ett specialfall av Dopplerförskjutning.
  • Schwarzschildradie: Är det avstånd ifrån centrumet av ett idealiserat svarta hål inom vilken flykthastigheten överstiger ljushastigheten c. Har ett objekt väl kommit innanför denna gräns kan det aldrig mer komma bort från det svarta hålet igen. Formeln för Schwarzschildradien lyder Schwarzschildradien och är en omskrivning av formeln för flykthastigheten där ljushastigheten är insatt som hastighet.
  • Singularitet: I matematisk mening är en singularitet en punkt där funktionsvärdet blir oändligt. I klassisk fysikalisk mening är en singularitet den punkt eller ring i centrum av ett svart hål där gravitationsfältet är oändligt starkt. I kvantgravitationsmening behöver det dock inte vara så.
  • Tensor: Matematiskt objekt som är en generalisering av vektorbegreppet. Hur komplicerade fält som den beskriver beror på dess rang. En tensor av rang noll beskriver en skalär och en tensor av rang ett en vektor. Man kan sedan utföra operationer på dessa tensorer som på ett mycket kompakt sätt beskriver komplicerad fysik och som leder till nya tensorer med ökad eller minskad rang.
  • Termodynamik: Utgör de fysikaliska lagar som dels beskriver det statistiska uppförandet hos ett stort antal atomer och molekyler samt dels vilka relationer som råder mellan energi, tryck, temperatur och volym. Lagarna är fyra till antalet.
  • Topologi: Mycket fundamental gren inom matematiken där man har befriat sig från avståndsbegreppet som all annan vanlig analys grundar sig på. I stället så utnyttjas gränspunktsbegreppet fullt ut och man bygger upp en mer geometrisk bild av matematiken.
  • Vakuumfluktuationer: Är ett kvantmekaniskt fenomen där s k imaginära partikelpar lånar energi ur tomma intet och existerar under ett mycket kort ögonblick. Dessa finns överallt i Universum och är en följd av Werner Heisenbergs (1901-1976) osäkerhetsprincip.

    Feynmandiagram över virtuella partikel-antipartikelpar (Courtesy Stephen Hawking)
    Feynmandiagram i rumtiden över virtuella partikel-antipartikelpar.

  • Tillbaka till Kosmologikas hemsida Nästa sida