|
Här följer en lista med ord relaterade till svarta hål, maskhål och tillämpad relativitetsteori som kan behöva förklaring:
- 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.
Rumtidsdiagram över absolut samt apparent horisonts beteende vid massändring hos svart hål
(Courtesy Kip Thorne).
- 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
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
.
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.
Ergoregion begränsad inåt av horisonten och utåt av ergosfären (Courtesy Kip Thorne).
- 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
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
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
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 i rumtiden över virtuella partikel-antipartikelpar (Courtesy Stephen Hawking).
|