Вибухи чорних дір

Я крутився навколо YouTube і спостерігав за цим приємно створеним відео . У ній, описуючи поведінку чорної діри з масою нікелю в США, оповідач каже: "Її 5 грам маси буде перетворено на 450 теражул енергії, що призведе до вибуху приблизно втричі більше, ніж бомби впали на Хіросіму та Нагасакі ».

З усіх цікавих речей, проілюстрованих там, це був той, чий притвор я не розумів. Чи вибухають чорні діри після того, як вони випромінюють всю свою масу? Або "вибух" був би просто таким швидким темпом, з яким чорна діра поглинає неподалік матерію?

Гуглінг, який я робив до цих пір, не дав твердої відповіді. Найближче до мене - зі сторінки Вікіпедії про радіацію Хокінга , в якій сказано: «Для чорної діри однієї сонячної маси ми отримуємо час випаровування 2.098 × 10 ^ 67 років - набагато довший за сучасний вік Всесвіту при 13,799 ± 0,021 х 10 ^ 9 років. Але для чорної діри 10–11 кг час випаровування становить 2,667 млрд років. Ось чому деякі астрономи шукають ознаки вибуху споконвічних чорних дір ».

Деякі інші веб-сайти посилаються на те, що останній "вибух" надмасивної чорної діри Чумацького Шляху був близько 2 мільйонів років тому, але це той самий механік, який згадується на сторінці Вікіпедії? Або відео YouTube з цього приводу?

Заздалегідь спасибі. =)

black-hole explosion

— мусасабі
джерело

Просто, щоб зрозуміти, "вибух" чорної діри Супермасивної - це щось інше. Це струмені енергії від падіння речовини. Це не власне чорна діра, яка вибухає, але матерія, як вона спіралі, стає дуже гарячою і вивільняє енергію, перш ніж потрапляє всередину чорної діри.

— користувачLTK

Так, саме тому я вважав, що відео, ймовірно, не стосується "тертя" або про витрачений матеріал.

— musasabi

Відповіді:

Про що йдеться у цьому відео - це Хокінг радіація, як ви вже пов’язали. Радіація Хокінга - це запропонований гіпотетичний (аж ніяк не перевірений чи перевірений) спосіб чорної діри випромінювати свою енергію в космос. Основна ідея полягає в тому, що чорна діра - це не що інше, як маса / енергія, стиснута до нескінченно малої точки, яка з часом випромінює свою енергію в простір. Для великих чорних дір (таких як сонячна маса чи більше) цей радіаційний процес є крихітним, і час, необхідний для витікання всієї енергії чорної діри в космос (і, таким чином, для того, щоб чорна діра «випарувалася») надзвичайно довгий. Для крихітних чорних дір час випромінювання всієї енергії чорної діри надзвичайно короткий.

Ви можете обчислити, скільки часу знадобиться, щоб чорна діра масою випарувалася (і звільнила всю її масу / енергію) за допомогою рівняння $m$

т_{ev} = \frac{5120 π Г^{2} м^{3}}{ℏ c^{4}} = (8.41 \times 10^{- 17} с {к г}^{- 3}) м^{3}

$t_{\text{ev}} = \frac{5120\pi G^2 m^3}{\hbar c^4} = (8.41\times 10^{-17}\:\mathrm{s}\:\mathrm{kg}^{-3})\:m^3$

При , ви отримуєте $m = 5\:\mathrm{g}=0.005\:\mathrm{kg}$ . Тепер, коли це означає за цей невеликий проміжок часу, чорна діра випромінює всю свою масу / енергію і повністю випарується. Але вихід всієї енергії в 5 г маси - це величезний вихід. Гасіння 450 тераджоулей енергії в $t_{\text{ev}} \simeq 4\times10^{-19}\:\mathrm{s}$ - це лише вибух. Ви можете визначити загальний вихід енергії з відомого рівняння $10^{-19}\:\mathrm{s}$

Е = м c^{2}

$E=mc^2$

Просто підключіть і $m = 0.005\:\mathrm{kg}$ і ви отримаєте $c = 3\times 10^8\:\mathrm{m/s}$ . $E=4.5\times 10^{14}\:\mathrm{J} = 450\:\mathrm{Terajoules}$

Отже, коротко кажучи, гіпотетичні розрахунки (навіть не теорія на даний момент) говорять про те, що крихітна чорна діра з масою нікелю негайно вибухне величезною кількістю енергії. Чи може утворюватися така чорна діра, чи можливе / могло б відбутися таке випаровування, все ще залишається дуже дискусійним і в кінцевому підсумку невідомо на даний момент.

— зефір
джерело

Це було блискуче лаконічною і повною відповіддю. Дякую! Також друк виправлено. =)

— musasabi

@musasabi Насправді випромінювання Хокінга може бути не таким гіпотетичним. Це щойно по-французьки : Дослідникові компанії Technion в Ізраїлі вдалося створити "звукову" версію чорної діри в конденсаті Бозе-Ейнштейна і показав хвилі, які діяли як випромінювання Хокінга, і поводилися так, як очікувалося, включаючи показник кванту ефекти.

— Iwillnotexist Idonotexist

@IwillnotexistIdonotexist Це, безумовно, цікава паралель. Мені потрібно замислитися, чи «звукова» чорна діра досить близька до справжньої чорної діри, така що «випромінювання», яке спостерігається, є результатом тієї ж фізики. Цікаво, тим не менше. Дякую, що поділились!

— зефір

Для запису час випаровування - це статистична величина. Це очікуване значення випадкового процесу. В принципі існує ненульова ймовірність того, що така крихітна чорна діра могла б прожити мільярди років. Якби величезна кількість з них була зроблена в ранньому Всесвіті, то ми можемо статистично очікувати, що будуть тривати "вибухи", оскільки вони нарешті перестають вигравати лотерею виживання. Наскільки мені відомо, спроби виявити подібні події не були успішними.

— zibadawa timmy

-1

Жодна чорна діра не може вибухнути, незалежно від розміру. Він може випромінювати енергію поза її горизонтом подій, але правильний "вибух" енергії із самої чорної діри повинен був би перевищити швидкість світла, що наразі неможливо.

Також, якщо предмет має масу нікелю, це не чорна діра. Більш конкретно, горизонт його подій досить малий, щоб вміститися всередині власної площі поверхні, що стосується всіх масивних об'єктів, які не мають чорних дір. Насправді горизонт подій чогось із масою нікелю буквально незмірно малий (хоча НЕ існує). Нікелі (та інші предмети подібної маси) не мають достатньої сили тяжіння, щоб утворити чорну діру. Я підозрюю, можливо, ви плутаєте "масу" з "розміром" ...?

Однак якби існував процес, який міг би перетворити масу нікелю на енергію, яку вона втілює (на E = mc ^ 2), то так, це було б величезною кількістю енергії. Єдиним подібним процесом, який, як відомо, було б, щоб об'єкт із половиною маси нікелю взаємодіяв (доторкнувся) до антиматерного предмета з половиною маси нікелю. Об'єднана маса двох предметів загальна б маса нікелю і вивільнила б відповідну кількість чистої енергії без залишку маси.

— Мальф
джерело

Якщо випромінювання Хокінга існує, чорні діри можуть вивільнити енергію, вони можуть "вибухнути". Хоча не існує відомого механізму утворення чорної діри з масою нікелю, немає причин, щоб така чорна діра не могла існувати. Коливання простору в часі у самому ранньому Всесвіті могли створити невеликі чорні діри.

— Джеймс К

"його горизонт подій досить малий, щоб вміститися всередині власної площі поверхні" - скажіть, як визначається площа поверхні чорної діри?

— користувач253751

Я міг би подумати, що горизонт події - це поверхня чорної діри?

— Віртуальна аномалія

Незважаючи на час, щоб випаруватися навіть чорна діра сонячної маси, мені здається, що вона не випарується в лінійній матерії. Оскільки чорна діра стає менш масивною, вона випарується швидше, поки не спуститься до дірки розміром нікелю, яка потім випарується досить швидко, щоб вважатись вибухом.

— Говард Міллер

@JamesK "Поки немає відомого механізму утворення чорної діри з масою нікелю ..." Ну, якщо чорні діри випаруються, то будь-яка чорна діра масою більше нікеля стане чорним цілим з маса нікеля в якийсь момент :)

— Jason Goemaat