Vad händer med neutriner i svarta hål?
Jag vet att svarta hål ger stor gravitationskraft och att det betyder att densiteten i massan är mycket stor eftersom själva svarta hålet inte är stort. Min fråga är: Vad händer med neutriner när de åker in i svarta hål? Fortsätter de rakt genom svarta hål på samma sätt som de kan fara tvärs igenom jordklotet, eller är svarta hålens densitet så stor att neutrinerna kolliderar?
Svar:
En partikel som faller in i ett svart hål kommer att fortsätta in till det svarta hålets centrum och obönhörligt sluta sitt liv där, i själva mittpunkten. Detta gäller oavsett vilket slags partikel det rör sig om och oberoende av om partikeln har massa eller inte.
Man kan göra sig en bild av detta genom att tänka på vad som händer när man kastar ett föremål rakt upp här på jorden. Ju högre fart man ger föremålet, desto högre upp kommer det innan det stanna, vänder och faller ner igen. Ger man det tillräckligt hög fart kan det rent av hinna oändligt långt bort innan det stannar. Den fart som krävs för detta kallas flyktfart.
Ett svart hål beskrivs ofta som ett område där tyngdkraften är så stark att flyktfarten blir större än ljusfarten. Inte ens ljus kan då lämna ett sådant område – det är svart.
Denna modell bygger på ”vanlig” newtonsk fysik; den är lättfattlig men säger inte hela sanningen om svarta hål. Den korrekta beskrivningen ges i stället av Einsteins allmänna relativitetsteori. Den innebär väsentligen att partiklar följer ett slags räta linjer genom en krökt rumtid och att krökningen bestäms av materien. Enkelt uttryckt: ju tätare materia, desto mer krökning.
En tillräckligt stor koncentration av materia kan därför åstadkomma en så kraftig krökning att ljus som startar från en viss yta i riktning utåt från materiekoncentrationen ändå aldrig kommer längre bort. En sådan yta utgör vad som kallas det svarta hålets horisont.
Ljus eller partiklar som startar från punkter utanför horisonten i riktning utåt kan slippa undan och komma oändligt långt bort. Men ljus eller partiklar som startar från punkter innanför horisonten kommer, även om de startar i riktning utåt, obevekligen att närma sig områdets mittpunkt. Allt innanför det svarta hålet hamnar alltså i själva mittpunkten. Denna mittpunkt är en s k singularitet, och där är masstätheten oändligt stor. Det svarta hålet är fullkomligt tomt: det är just ett hål.
En neutrino eller annan partikel som passerat in genom horisonten kring ett svart hål kommer alltså att hamna i det svarta hålets mittpunkt, där rumtiden tar slut. Partikelns energi kommer att göra att det svarta hålets massa ökar och därmed ökar också horisontens area.
