*Cukup dekat*
Sebuah lubang hitam adalah obyek yang telah gravitasi runtuh karena beratnya sendiri. Hal ini dapat terbentuk dari sisa-sisa bintang mati, sebuah wilayah tengah padat galaksi, atau bahkan mungkin fluktuasi kecil di awal saat padat kosmos. Terlepas dari penyebabnya, triknya adalah untuk kompres massa yang cukup besar ke dalam volume cukup kecil. Dengan kata lain, jika densitas materi cukup tinggi, itu akan runtuh ke dalam lubang hitam.
Volume penting untuk suatu massa, yang dikenal sebagai radius Schwarzschild cukup mudah untuk menghitung untuk lubang hitam non-rotating. Ternyata menjadi R = 2GM / c2, di mana G adalah Newton konstanta gravitasi, c adalah kecepatan cahaya, dan M adalah massa. Kompres massa menjadi sebuah jari-jari itu, dan Anda mendapatkan sebuah lubang hitam. Setidaknya itulah bagaimana cerita ini diceritakan. Secara teknis, jika Anda kompres massa menjadi lingkup volume itu, maka sudah merupakan lubang hitam. Tapi apakah ada volume minimum Anda bisa mencapai sehingga massa yang ditakdirkan untuk menjadi lubang hitam? Apakah Anda harus aktif menekan massa sampai ke lubang hitam, atau dapat Anda meremasnya untuk titik dan membiarkan alam mengambil jalannya?
Ini ternyata menjadi pertanyaan yang sangat menarik. Jika kita hanya memampatkan sejumlah materi menjadi volume yang lebih kecil, materi itu sendiri akan mencoba untuk mendorong kembali. Sebagai materi diperas, memanas, sehingga akhirnya peduli kami akan memanaskan ke titik menguap, dan tekanan gas akan mencoba untuk menentang kita. Memeras cukup keras dan inti dari materi akan mulai sekering, yang akan memanaskan massa lebih lanjut dan menghasilkan lebih banyak tekanan. Memeras lebih keras dan hal ini pada akhirnya akan mencapai titik di mana elektron dari material bergerak di hampir kecepatan cahaya, dan tekanan kuantum elektron akan mendorong terhadap Anda. Inilah yang terjadi dalam bintang kerdil putih. Tapi ada batas untuk seberapa kuat tekanan elektron dapat mendorong kembali, yang dikenal sebagai batas Chandrasekhar. Jika kita memeras materi lebih keras dari itu, elektron dan inti dari materi akan runtuh bersama-sama, membentuk lautan neutron.
Sejak neutron bergerak cepat menempati ruang kurang dari elektron yang bergerak cepat, untuk waktu massa akan lebih mudah untuk kompres. Tapi akhirnya neutron mulai mendekati kecepatan cahaya, dan mendorong satu sama lain dalam banyak cara yang sama seperti elektron lakukan. Tekanan neutron ini adalah apa yang membuat bintang neutron runtuh pada diri mereka sendiri. Seperti elektron, ada batas untuk seberapa kuat neutron dapat mendorong kembali, yang dikenal sebagai Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV) batas. Memeras massa di luar batas itu, dan neutron akan runtuh ke dalam satu sama lain.
Menurut pemahaman kami saat ini fisika, melampaui batas TOV masalah ini akan runtuh ke dalam lubang hitam. massa atas yang diamati dari bintang neutron adalah sekitar dua kali massa Matahari bintang neutron tersebut sekitar 20 kilometer dengan diameter, sementara jari-jari Schwarzschild untuk massa tersebut adalah sekitar 6 kilometer. Ini akan berarti bahwa jika kita diperas massa ke radius sekitar 1,7 kali lebih besar dari jari-jari Schwarzschild, maka itu ditakdirkan untuk menjadi lubang hitam.
Tapi bagaimana jika batas TOV tidak baris terakhir pertahanan terhadap lubang hitam? Bagaimana jika quark yang membentuk proton dan neutron berperilaku dalam cara-cara kita tidak mengharapkan pada kepadatan sangat tinggi, atau bagaimana jika quark terdiri dari sesuatu yang lebih fundamental, dan mereka memiliki batas yang lebih kuat. Ada kemungkinan bahwa sesuatu dapat menentang meremas kami? Bisa seperti itu membuat begitu banyak tekanan bahwa lubang hitam adalah mustahil untuk membentuk?
Ternyata jawabannya adalah tidak, dan alasannya adalah karena relativitas. Salah satu aspek kunci dari relativitas adalah bahwa energi dan massa terkait. Massa dapat dikonversi menjadi energi, dan energi dapat dikonversi menjadi massa. Ketika hal menghasilkan tekanan untuk menentang meremas kami, tekanan yang memiliki energi tertentu, dan energi yang memiliki berat gravitasi seperti massa. Jadi lebih kuat peduli mendorong melawan kita, semakin gravitasi membantu kita. Ini adalah permainan yang semakin berkurang, dan ada titik di mana tidak peduli seberapa kuat massa menentang kita, gravitasi bahkan lebih kuat. Batas ini dikenal sebagai batas Buchdahl. Jika massa adalah bola dan kepadatan seragam, batas ini adalah 9/8 kali jari-jari Schwarzschild. Menekan melewati titik itu, dan tidak ada yang dapat menentang pembentukan akhirnya lubang hitam. Ada perhitungan yang lebih umum yang tidak menganggap kepadatan seragam, tetapi hasil akhirnya adalah sama. Jadi ternyata kita tidak perlu memeras bola massa sampai ke jari-jari Schwarzschild untuk membuat lubang hitam. Kami hanya harus mendapatkan dalam waktu sekitar 10% dari radius massa akan runtuh ke dalam lubang hitam sendiri.
Sementara ini adalah permainan menyenangkan teoritis, itu adalah contoh yang sangat baik mengapa lubang hitam ada.
Postingan terkait:
Belum ada tanggapan untuk "mengupas materi tentang bintang"
Post a Comment