4.4 Kärna: hierarkisk struktur i ett mycket tätt filamenthav

Hem ／ Kapitel 4: Svarta hål

Ett svart håls kärna är inte tom. Där finns ett ”hav” av extremt täta filament som ständigt sjuder och rörs om. Överallt uppstår skjuvzoner och korta blixtpunkter där förbindelser kopplas om. Filamenten försöker gång på gång snurra ihop till stabila former, men består sällan länge; de visar sig kort som instabila partiklar och bryts sedan ned. Varje nedbrytning frigör bredbandiga bakgrundsstörningar som fortsätter att driva på rörelsen och håller kärnan i ”kok”. Störningarna är alltså både en direkt följd av koket och bränslet som upprätthåller det.

I. Grundbild: tjock soppa, skjuvning och blixtpunkter

• Tjock soppa: Den extrema tätheten gör att flödet är både trögflytande och elastiskt; helheten uppträder tung och vågig, som en ”tjock soppa”.
• Skjuvband: Tunnlagrade skikt intill varandra rör sig med olika hastighet och bildar utsträckta skjuvzoner. Här byggs spänning lätt upp och strukturer skrivs om.
• Blixtpunkter vid omkoppling: Nära kritiska villkor läggs filamentens kopplingar om mycket snabbt. Varje omkoppling släpper loss lokal spänning i form av vågpaket, värme eller flöden i större skala.

II. Hierarkisk organisering: tre nivåer från mikro till makro

• Mikroskala: filamentsegment och små ringar
  Segment klumpar ihop sig och försöker slutas till mycket små snurror. På grund av stark kompression i kärnan och tät yttre störning blir de flesta försök snabbt instabila. De existerar kort som instabila partiklar och faller sedan sönder.
• Mesoskala: band ordnade av skjuvning
  Mikroskopiska krusningar sträcks ut av skjuvningen och riktas åt ett håll, så att band bildas. Mellan banden finns tunna glidytor där spänning upprepade gånger lagras och släpps.
• Makroskala: drivande enheter
  Flera band flyter samman till större drivande enheter. De vandrar långsamt, går ihop och delar sig, och bestämmer kärnans övergripande rytm och energifördelning.

Nivåerna samverkar. Misslyckade snurror på mikroskalan förser mesoskalan med både material och störning. De ordnade banden på mesoskalan utgör ”skelettet” för driv på makroskalan. Samtidigt pressar återflöden och sammandragningar på makroskalan ner energi tillbaka till små skalor och sluter kretsloppet.

III. Instabila partiklars roll: bildning, sönderfall och omrörning på nytt

• Kontinuerlig bildning
  Hög täthet och stor spänning driver ständigt segmenten mot snurrning. Många nybildade snurror ligger redan vid sin tröskel och kan bara finnas ögonblickligen som instabila partiklar.
• Snabbt sönderfall
  Yttre kompression ökar, den inre samordningen saktar in av hög spänning, och omgivningen är fylld av vågpaket ur fas. Tillsammans gör detta att snurrorna kollapsar snabbt.
• Tillskott av bakgrundsstörning
  Sönderfallet sprider bredbandiga störningar med låg amplitud genom mediet. Kärnan absorberar och förstärker dem, vilket skapar nya källor till omrörning.
• Positiv återkoppling
  Ju fler instabila partiklar som bildas, desto mer bakgrundsstörning tillförs; ju starkare bakgrunden blir, desto lättare bryts nya snurror ned. Därför upprätthåller koket sig självt.

Kärnpoängen: kärnan är inte ”utan snurror”, utan ”snurror prövas oavbrutet och bryts oavbrutet isär”. Instabila partiklars sönderfall är inte ett bihang av brus, utan ett av de viktigaste bränslena bakom det ihållande koket.

IV. Ämnescykel: dra ut filament, föra tillbaka filament och ordna om strukturen

• Dra ut filament: Lokala spänningstoppar och geometrisk samling drar material ur havet till mer ordnade filamentsegment.
• Föra tillbaka filament: Segment som passerar sin tålighetsgräns slappnar av och återgår till en mer diffus komponent av havet.
• Omordning: Skjuvning och omkoppling skriver fortlöpande om hur filament hänger ihop. Nya kanaler öppnas, gamla stängs, och helhetsformen förskjuts långsamt över tid.
• Två samverkande lägen: Två komponenter finns alltid samtidigt: en relativt uppradad, koherent ström som fungerar som skelett, och ett oregelbundet, bredbandigt bakgrundsbrus som fungerar som ”värme”. Tillsammans balanserar de varandra och avgör systemets omedelbara plasticitet.

V. Energibalans: lagra, frigöra och överföra i en sluten slinga

• Lagring: Krökning och vridning binder spänning i filamentens geometri som ”formenergi”. Skjuvordnade band beter sig som fjädrar—ju mer de sträcks, desto spändare blir de.
• Frigörelse: Omkoppling låser upp formenergin till vågpaket och värme. Även sönderfall av misslyckade snurror frigör energi och matar bakgrunden.
• Överföring: Energi pendlar mellan skalor. Små vågpaket matar banden; storskaliga återflöden pressar energin tillbaka till små skalor.
• Sluten slinga: Lagring, frigörelse och överföring återupprepas, så att kärnan kan vara aktiv utan ständig tillförsel utifrån. Yttre tillförsel kan förstärka slingan, men är inte nödvändig.

VI. Tidsmönster: intermittens, minne och återhämtning

• Intermittens: Omkoppling och sönderfall sker inte jämnt, utan i kluster av utbrott.
• Minne: Efter en kraftig händelse ligger bakgrundsstörningen kvar på en hög nivå en tid, vilket gör att nya snurror lättare misslyckas.
• Återhämtning: När yttre tillförsel avtar, slappnar skjuvbanden gradvis av till lägre spänning och bakgrundsbruset sjunker, om än sällan till noll.

VII. Sammanfattningsvis

Kärnan fungerar som en självförsörjande ”omrörare”. Filament försöker oavbrutet snurra ihop och plockas lika oavbrutet isär. Skjuvband och blixtpunkter vid omkoppling flyttar aktiviteten mellan skalor, så att spänning lagras, frigörs och överförs i cykler. Det ständiga sönderfallet av instabila partiklar fyller på bakgrundsstörningen utan uppehåll—både en följd av koket och orsaken till att det består.