4.8 Efekty skali: małe czarne dziury są „szybkie”, duże czarne dziury są „stabilne”

Strona główna ／ Rozdział 4: Czarne dziury

Im mniejsza czarna dziura, tym szybsze i ostrzejsze zmiany w pobliżu pozornej krawędzi; im większa, tym reakcje są wolniejsze i gładsze. Nie jest to powierzchowne podobieństwo, lecz wspólny skutek zmian skali czasu, ruchliwości, grubości oraz podziału strumienia między zewnętrzną warstwę krytyczną, strefę przejściową i rdzeń, gdy zmienia się skala masy.

I. Skale czasowe odpowiedzi: małe – krótkie, duże – długie

1. Skąd bierze się „czas”: Wszelkie odpowiedzi blisko krawędzi są „przekazywane w sztafecie” przez „ocean energii” wzdłuż zewnętrznej warstwy i strefy przejściowej. Maksymalną prędkość przekazu wyznacza lokalne napięcie, a typowa odległość do pokonania rośnie wraz z rozmiarem czarnej dziury. Małe układy mają krótszą drogę i szybkie pętle; duże – dłuższą drogę i wolniejsze pętle.
2. Bezpośrednie następstwa:

• Małe czarne dziury: częste wzrosty i spadki w skali minut–godzin; „stopnie” w obwiedni echa leżą blisko siebie.
• Duże czarne dziury: częstsze powolne zmiany w skali godzin–miesięcy–lat; maksima echa są bardziej rozdzielone, a obwiednia gładsza.

II. Ruchliwość warstwy powierzchniowej: małe są „lekkie”, duże „ciężkie”

1. Znaczenie:
   Ruchliwość opisuje, jak bardzo zewnętrzna warstwa krytyczna ustępuje pod działaniem tej samej stymulacji.
2. Dlaczego się różnią:
   W małej skali niewielki fragment pasa krytycznego dysponuje skromnym „budżetem napięcia”. Lokalny wznios lub przestawienie geometrii łatwo powodują chwilowe przecięcie się krzywych prędkości „wymaganej” i „dozwolonej”, więc ustąpienie przychodzi łatwiej. W dużej skali ta sama stymulacja rozkłada się na większą powierzchnię i głębsze tło, przez co warstwa zewnętrzna jest mniej skłonna do ruchu.
3. Przejawy:

• Małe czarne dziury: przelotne pory łatwo się rozświetlają; perforacja osiowa łączy się szybciej; pas krytyczny przypomina „bęben o cienkiej membranie”.
• Duże czarne dziury: pas jest globalnie stabilny i wymaga znacznej energii oraz geometrycznej biasu, by ustąpić—jak „bęben o grubej membranie”.

III. Grubość strefy przejściowej: małe – cienka i czuła, duże – gruba i tłumiąca

1. Perspektywa nauki o materiałach:
   Strefa przejściowa działa jak „warstwa tłoka”, która przenosi, magazynuje i uwalnia naprężenia. W większych układach skala geometryczna i rezerwy napięcia sprzyjają naturalnie grubszemu buforowi; mniejsze utrzymują bufor cieńszy.
2. Różnice funkcjonalne:

• Cienka przejściówka (małe czarne dziury): mała pojemność; po pobudzeniu szybko przekazuje na zewnątrz, co widać jako ostre, zgrupowane impulsy.
• Gruba przejściówka (duże czarne dziury): „mieli” sygnał wejściowy i wypuszcza go powoli, dając gładkie, długotrwałe podniesienie z poświatą.

IV. Podział strumienia: ścieżka o najmniejszym oporze dostaje największy udział

Ucieczkowy strumień dzieli się między trzy trasy—przelotne pory, perforację osiową oraz pasmową redukcję krytyczności na brzegu—zgodnie z zasadą najmniejszego oporu. Zmiana skali systematycznie przestawia ich względne opory:

1. Małe czarne dziury:

• Niski próg perforacji: osiowe ukierunkowanie łatwo „zszywa” pory w linię, tworząc twarde, proste dżety.
• Wysoka gęstość porów: warstwa powierzchniowa łatwo się „przepisuje”; częste są skupiska porów; miękka baza przecieku pojawia się i znika.
• Słabsze pasma brzegowe: choć występują, trudno je długotrwale wyrównać i utrzymać; udział wypływów szerokokątnych i reprocessingu jest mniejszy.

2. Duże czarne dziury:

• Dominacja pasm brzegowych: duże długości wyrównania przez ścinanie stabilizują pasmową redukcję krytyczności, wzmacniając szerokokątne wypływy i reprocessing.
• Bardziej „wymagająca” perforacja: trwałe kanały osiowe zazwyczaj potrzebują długotrwałego zasilania i stabilnej orientacji.
• Pory rzadkie, ale duże: pojedynczy por żyje dłużej, lecz pojawia się rzadziej; zdarzenia częściej inicjują takie epizody.

V. Szybki przegląd na jednej stronie: obserwacyjne cienie „szybkich” (małych) i „stabilnych” (dużych)

1. Częste u małych czarnych dziur:

• Szybkie zmienności w skali minut–godzin;
• Częstsze ostre piki twardego widma;
• Węzły dżetów układające się w łańcuchy i migrujące na zewnątrz;
• Wyraźne, strome „wspólne stopnie” w tym samym oknie czasowym;
• Wyższa polaryzacja blisko rdzenia i szybkie jej przestawianie w rytm zdarzeń.

2. Częste u dużych czarnych dziur:

• Powolne falowania w skali dni–miesięcy;
• Grube komponenty reprocessingu i odbicia;
• Długotrwałe rozjaśnienia pasmowe na obrzeżach;
• Stabilna, niebiesko przesunięta absorpcja oraz „odciski palców” wiatrów dyskowych;
• Polaryzacja zdominowana gładkimi skrętami; odwrócenia pasm współlokalizują się z jasnymi sektorami, ale mają wolniejszy rytm.

Różnice te się nie wykluczają. Trzy ścieżki zwykle współistnieją, a dominacja przesuwa się wraz ze skalą.

VI. Podsumowując

Gdy zmienia się skala masy, zmienia się też „nauka o materiałach” strefy przy krawędzi. Małe czarne dziury mają krótkie ścieżki, lekką warstwę powierzchniową i cienką strefę przejściową—reagują szybko, ostro i łatwo perforują wzdłuż osi. Duże czarne dziury mają długie ścieżki, ciężką warstwę i grubą strefę—zachowują się stabilnie, gładko i preferują trasy brzegowe. W tym ujęciu różnice między źródłami—dlaczego jedne wolą dżety, a inne wiatry dyskowe—otrzymują strukturalne wyjaśnienie.