Ich werde mich nicht mit dem Produktionsmechanismus befassen, ^{1 sup> nur mit der Art des "Klangs" in diesem Fall.}

Was Sie als das betrachten Das harte Vakuum des Weltraums könnte genauso gut als ein sehr, sehr, sehr diffuses, etwas ionisiertes Gas angesehen werden. Dieses Gas kann Schallwellen unterstützen, solange die Wellenlänge erheblich länger ist als der mittlere freie Weg der Atome auf dem Gas.

Was den Ton betrifft, gibt es eine einfache Beziehung zwischen dem gleichnamigen Ton in verschiedenen Oktaven, sobald sie die dominante Frequenz kennen, können sie ihren Platz auf der Skala bestimmen.

^{1 sup> Obwohl dies nicht innerhalb des Ereignishorizonts geschieht - - hier gilt "nicht einmal Licht kann entweichen" - aber in der Region um das eigentliche Loch, in der sich Gas und Staub ansammeln und die Magnetfelder aus dem Loch die ionisierten Komponenten des angesammelten Materials verwüsten. P. >}

Da die anderen bereits den größten Teil des Themas behandelt haben, möchte ich einige Dinge zitieren. Licht kann nicht nur aus dem Inneren des Ereignishorizonts entweichen, da es bereits hineingefallen ist. Aber nachdem wir den Artikel jetzt gelesen haben, können wir einige Punkte angeben.

• Der Artikel sagt ausdrücklich ein " supermassives Schwarzes Loch". Sie sind im Vergleich zu anderen Schwarzen Löchern (zum Beispiel Schwarzchild) viel zu groß. Sie sind also nicht stark genug, um eine erstaunliche Gezeitenkraft auf die fallende Materie am Ereignishorizont zu erzeugen. Und das liegt daran, dass sich die zentrale Singularität sehr tief im BH befindet (ziemlich weit vom Ereignishorizont entfernt).

• Wie Sie sagen, Weltraum ist nur hart irgendwie Vakuum und nicht vollständig Vakuum . Es besteht aus wenigen Wasserstoffatomen pro Kubikmeter. In Ihrem Fall sind die Gase im Perseus-Cluster gut genug, um als Medium für diese sehr niederfrequenten Schallwellen zu dienen.

Die Schallwellen sind nur longitudinale Druckwellen und daher das Schicksal "sie benötigen Medium". Wenn das BH Material nach innen (hinein) zieht, bewirkt der Gravitationsdruck, dass es Materie und Energie aus ihm ausstößt, die wir als Gasstrahlen wahrnehmen, und wir haben sie als "relativistische Strahlen" bezeichnet.

Der Astronom Steve Allen sagte: (Ich kenne ihn nicht, aber er scheint ein großer Kerl zu sein.)

Die Wellen wurden durch das rhythmische Zusammendrücken und Erhitzen durch den starken Gravitationsdruck des Durcheinander von verursacht Galaxien im Cluster zusammengepackt. Wenn das Schwarze Loch Material anzieht, entstehen auch darüber und darunter herausschießende Materialstrahlen, und es sind diese starken Strahlen, die den Druck erzeugen, der die Schallwellen erzeugt.

Aber ich bin froh, dass wir den Klang des Schwarzen Lochs nicht wirklich gehört haben. Die eigentliche Beobachtung war auf Röntgenstrahlen zurückzuführen. Ich kann mir nicht einmal vorstellen: "Wie erreichen uns Schallwellen, die durch die in der gesamten Galaxie verteilten Wasserstoffatome wandern?" Sie können zwar durch die Jets fliegen, uns aber nicht so schnell erreichen ..! Tatsächlich haben sich diese Druckwellen zusammen mit den Jets bewegt, die durch ihre physische Dehnungs- / Quetschphantasie durch das Medium strömen. Ich denke, die langfristige Neugierde ist durch diese Art der Beobachtung verschwunden.

Warum sind diese Röntgenwolken immer heiß und kühlen überhaupt nicht ab?

Das gleiche Thema um die NASA gesprochen zeigt etwas Erfüllbares an ...

Die Schallwellen wurden indirekt mit dem Chandra-Teleskop erfasst, da das Clustergas sehr heiß ist und somit eine besonders energetische Form von emittiert Licht namens Röntgenstrahlen sowie weniger energetisch sichtbares Licht. Und das Gas ist wegen der Auswirkungen des Schwarzen Lochs so heiß. Diese Schallwellen sind mehr als eine akustische Kuriosität, sie transportieren Energie, die das Gas im gesamten Cluster wärmer hält, als es sonst wäre. Diese wärmeren Temperaturen regulieren wiederum die Geschwindigkeit der Sternentstehung und damit die Entwicklung von Galaxien und Galaxienhaufen.

Und auch Ihr Artikel stimmt der Tatsache zu:

Die Schallwellen, die sich bei der jüngsten Chandra-Beobachtung aus den Hohlräumen ausbreiten, könnten diesen Heizmechanismus bereitstellen.

Für zusätzliche Referenzen gibt es zunächst die Original-Pressemitteilung. Ein ähnlicher Bericht von einem anderen Schwarzen Loch ist hier. Es scheint, dass die Chandra-Leute so etwas mögen. Es ist auch erwähnenswert, dass es meines Wissens nur Pressemitteilungen und keine veröffentlichten wissenschaftlichen Artikel zu diesem Phänomen gibt.

Nun zur Beantwortung der Fragen.

Schwarze Löcher sind so massiv, dass Licht, das schneller als Schall ist, nicht entweichen kann.

Nun, Licht von innerhalb des Schwarzen Lochs kann nicht entweichen . Aber aktive Schwarze Löcher schaffen gewalttätige Nachbarschaften um sie herum. Im Allgemeinen wird es eine Akkretionsscheibe geben - eine relativ flache Materialscheibe, die sich langsam in das Schwarze Loch windet. Reibung aufgrund der unterschiedlichen Drehung in dieser Scheibe kann sie glühend heiß machen, insbesondere in der Nähe des Schwarzen Lochs. Darüber hinaus verschwören sich Drehimpuls und Magnetfelder, um Jets aus den "Polen" des Schwarzen Lochs schießen zu lassen (es wird erwartet, dass sich so ziemlich alle Schwarzen Löcher in der Astronomie signifikant drehen). Auch hier ist die Angelegenheit nie wirklich in den Ereignishorizont geraten, da wir sie per Definition nicht wieder sehen würden.

Also, was ist das für ein Geräusch? Wie ich den Pressemitteilungen am besten entnehmen kann, durchlaufen diese besonderen Schwarzen Löcher Perioden mit geringer und hoher Akkretion. Möglicherweise fällt für lange Zeit viel Material ein und treibt Jets an, die Energie sogar über die Galaxie hinaus pumpen, in der sich das Schwarze Loch befindet. ^{1 sup> Dann wird es einige Millionen Jahre von fast nichts geben in das Schwarze Loch fallen, in dem die Jets kaum mehr als rieseln. Dieser Zyklus wiederholt sich halbjährlich und führt dazu, dass periodische Energiestöße ausgesendet werden.}

Der Schall kann sich nicht im Raum bewegen (der Raum hat zu viel Raum).

Ja und nein. Es ist wahr, dass sogar Material im Raum zwischen Galaxien vorhanden ist. Andererseits ist es extrem diffus. Tatsächlich wurde gesagt (ich kann mich nicht an die Quelle erinnern), dass die dichtesten Materialwolken im interstellaren Raum diffuser sind als die besten Staubsauger, die wir in Laboratorien herstellen können. Sie können sich also vorstellen, dass es eine gewisse Ausbreitung geben kann, aber nicht im traditionellen Sinne.

Wenn die Chandra-Leute wirklich sagen, dass es "Klang" gibt, meinen sie dies. Somit senden ausgesendete Energieimpulse Stoßwellen 2 aus, die sich durch das intergalaktische Medium ausbreiten. Wenn Sie weit genug schauen, werden Sie diese periodisch dichten Regionen in einem Muster sehen, das den Wellen in einem Teich nicht unähnlich ist. Da "Schall" im normalen Sinne aus Überdichten besteht, die sich durch die Luft bewegen (wenn auch in den meisten Fällen ohne Stöße), und da dies periodische Überdichten im diffusen Gas zwischen Galaxien sind, können wir auch eine Verbindung zwischen ihnen in der Terminologie herstellen / p>

Es ist eine b-Dur?

Nehmen Sie dies mit einem großen Salzkorn. Ich bezweifle, dass der Arbeitszyklus des Schwarzen Lochs so regelmäßig ist, dass eine monochromatische "Tonhöhe" entsteht. Dies ist eher eine skurrile Berechnung. Nathaniel hat in einem Kommentar die umgekehrte Berechnung durchgeführt - von "Note" zu Frequenz. Um zu sehen, wie die Wissenschaftler eine Frequenz $ f $ (im Grunde genommen den Kehrwert der Zeit zwischen aktiven Perioden des Schwarzen Lochs) in eine benannte Notiz geändert haben, siehe diesen Wikipedia-Eintrag. Kurz gesagt, die Nummer der Tonhöhe ist $$ p = 69 + 12 \ log_2 \ left (\ frac {f} {440 ~ \ mathrm {Hz}} \ right). $$ Sie haben ein $ f $ eingesteckt und müssen ein $ p $ um $ -614 $ oder $ -626 $ erhalten haben (der Wortlaut ist nicht eindeutig). Die B-Dur über dem mittleren C hat $ p = 70 $, die unter dem mittleren C hat $ p = 58 $, die nächste nach unten ist $ p = 46 $ usw.

Nachtrag: Warum ist das interessant? Über die Laune hinaus hat dies einen wissenschaftlichen Wert. Ob Sie es glauben oder nicht, der größte Teil der Masse (oder zumindest der größte Teil der Masse normaler, nicht dunkler Materie) eines Galaxienhaufens befindet sich außerhalb der Galaxien selbst in dieser intergalaktischen (auch bekannt als) Intracluster) Medium. Es macht trotz seiner geringen Dichte einen bedeutenden Teil des Universums aus, allein aufgrund des großen Volumens, das es einnimmt. Interessanterweise ist dieses Gas sehr heiß - Millionen Grad, obwohl die "Hintergrundtemperatur" des Universums wohl einige Grad über dem absoluten Nullpunkt liegt. Es ist so heiß, dass es in Röntgenstrahlen leuchtet, weshalb Chandra - ein weltraumgestütztes Röntgenteleskop - es untersucht. Diese Schallwellen könnten eine bedeutende Quelle für die Erwärmung und Injektion von Turbulenzen in diese Materie erklären, was weitreichende Auswirkungen auf die extragalaktische Kosmologie und die Galaxienbildung haben kann. Dies alles fällt unter den Schlüsselbegriff "AGN-Feedback", der heutzutage in der Astrophysik ein ziemlich heißes Thema ist.

^{1 sup> Das supermassive Schwarze Loch unserer eigenen Milchstraße hatte es wahrscheinlich irgendwann eine aktive Phase. Astronomen haben kürzlich die sogenannten Fermi-Blasen entdeckt, die darauf hinweisen, dass vor Millionen von Jahren zwei Jets aus dem Zentrum unserer Galaxie geschossen haben.}

^{2 sup> " Stoßwellen "haben eine technische Bedeutung in der Fluiddynamik. Grundsätzlich gibt es eine Diskontinuität in der Dichte - vor dem Schock ist alles normal und diffus, aber beim Passieren kommt es fast sofort zu Kompression und Erwärmung. Denken Sie an die Druckwelle einer Explosion.}

Ich werde über einen Produktionsmechanismus spekulieren, der die Antwort von @ dmckee ergänzt.

Es ist wahr, dass Licht nicht aus einem Schwarzen Loch entweichen kann, außer es kann Energie durch Hawking-Strahlung verlieren a>.

Angenommen, das Schwarze Loch schwingt, vibriert, dh in ihm existieren Kompressionswellen. Dies wäre natürlich eine andere Möglichkeit, Energie zu verlieren. Dies liegt daran, dass sich der Radius des Horizonts zeitlich ändern würde, dh das Gravitationsfeld im Raum um ihn herum.

Die Erfassung dieser Schallwellen um das Loch herum wäre auch eine Messung der Gravitationswellen. P. >

Ich habe "vibrierendes Schwarzes Loch" gegoogelt. Der erste Treffer:

Ein Schwarzes Loch kann vibrieren und seine Vibrationen erzeugen Gravitationswellen (Wellen im Gewebe der Raumzeit). Diese Wellen tragen das "Haar" eines neugeborenen Schwarzen Lochs weg und lassen es im Ruhezustand haarlos zurück, und sie tragen auch die Werte der Masse und des Spins des Lochs in sich verschlüsselt [Bill Press, Richard Price und Saul Teukolsky]. P. >

Ein zweiter Weg von Gravitationswellen aus derselben Quelle:

Ein kleines Schwarzes Loch, das ein massives Loch oder einen anderen massiven Körper umkreist, erzeugt Gravitationswellen, und diese Wellen tragen , in sich selbst verschlüsselt, vollständige Karten der verzerrten Raumzeit des Körpers. Wenn wir die Wellen erkennen und ihre Karten extrahieren können, können wir die Karten verwenden, um die Natur des massiven Körpers zu bestimmen, und wenn es sich um ein Schwarzes Loch handelt, können wir die Karten verwenden, um die Vorhersage ohne Haare zu testen [Kip Thorne und Fintan Ryan].

Es handelt sich also um eine wissenschaftliche Spekulation und nicht um eine Science-Fiction-Spekulation.

Eigentlich ist es nicht das Schwarze Loch (Singularität oder irgendetwas unterhalb des Ereignishorizonts), das Schallwellen aussendet.

Ein Schwarzes Loch saugt Materie aus seiner Nachbarschaft. Diese angesaugten Stoffe erzeugen Schallwellen, wenn sie unterwegs sind, bevor sie in den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs eintreten (Licht kann nicht aus dem Ereignishorizont entweichen). Die erzeugten Schallwellen sind nichts anderes als hohlraumbasierte Wellen in Perseus-Clustergas. Die Wellen werden durch einen "Materialstrahl" (der sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegt) gebildet, der das Clustergas zurückdrückt. Aufgrund seiner hohen Energie kann es in Millionen von Lichtjahren von der Quelle aus nachgewiesen werden.

Aber was stößt Materie bei so hohen Geschwindigkeiten in der Nähe des ultimativen Sinklochs aus?
The Antwort: Es sind die enormen elektromagnetischen Kräfte, die es weggeschossen haben, bevor es den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs überschritten hat. Diese starken Kräfte werden erzeugt, wenn magnetisiertes heißes Gas in Richtung des Schwarzen Lochs wirbelt und extreme Spannungen erzeugt, die Partikel in entgegengesetzten Richtungen von der Scheibe weg beschleunigen.

Also: Wie kann ein Schwarzes Loch Schall erzeugen, wenn Licht nicht entweichen kann?

Licht kann einem Schwarzen Loch nur dann nicht entkommen, wenn es sich innerhalb des Ereignishorizonts befindet. Licht kann einem Schwarzen Loch entkommen (der Anziehungskraft), wenn es sich außerhalb des Horizonts befindet. Ebenso kann Schall der Anziehungskraft entkommen, wenn er ausreichend weit vom Horizont entfernt ist. Ich würde vermuten, dass der Horizont für Licht und Ton unterschiedlich ist, aber das ist nur eine Vermutung.

TL; DR

Grundsätzlich zieht das Schwarze Loch Partikel VOR dem Ereignishorizont an. Der Ort, an dem sich diese Partikel befanden, ist jetzt leer. "Die Natur verabscheut ein Vakuum", so dass die Lücke mit gefüllt wird In der Nähe von Partikeln hinterlassen diese Partikel jetzt einen Hohlraum, so dass der Hohlraum mit weiter entfernten Partikeln in der Nähe gefüllt wird, und so weiter und so fort, wodurch eine Welligkeit, eine Welle, ein Geräusch erzeugt wird. Zugegeben, es ist sehr niederfrequent und umgekehrt zu einer herkömmlichen Schallwelle, da sich die Partikel eher zur Quelle als von dieser weg bewegen.

Ich würde mir mehr Gedanken darüber machen, wie Sie erkennen diesen Klang, als er entkommt. Ich kenne keine Mediane im Raum, durch die der Schall hindurchreisen kann, aber andererseits habe ich noch nie den Raum oder die Physik studiert.

Ich weiß jedoch, dass Sie Geräusche als Komprimierung und Dekomprimierung von Partikeln in einem Array betrachten können ... Wenn etwas weggezogen wird, bleibt ein leerer Raum, der von Partikeln um diesen Raum herum gefüllt wird (Vakuumeffekt ... Druck drückt diese Partikel in) Wenn diese Partikel verschwinden, haben sie jetzt leere Räume geschaffen. Jetzt gehen Partikel um sie herum (wahrscheinlich sogar einschließlich sich selbst) zurück in diesen Raum ... und so weiter und so weiter, Sie erzeugen einen Welleneffekt (denken Sie daran Dies ist ein 3D-Welleneffekt ... Bild wackelnde Kugeln ineinander, kein Stein, der auf einen Körper trifft Wasser haha) Diese Welligkeit (3D-Welligkeit) kann als Welle betrachtet werden, sie hat eine Frequenz und wird daher erkannt, wenn diese Kompressionsbewegung ein Trommelfell erreicht ...

Auch hier tue ich es immer noch nicht. Ich weiß nicht, wie sich dieser Klang irgendwohin bewegt, da der Raum an sich ein Vakuum von dem ist, was ich weiß ...