Взрывы черных дыр

Я бродил по YouTube и смотрел это видео, полученное с удовольствием . В ней, описывая поведение черной дыры с массой американского никеля, рассказчик говорит: «Ее 5 граммов массы будут преобразованы в 450 тераджоулей энергии, что приведет к взрыву, примерно в три раза больше, чем бомбы упали на Хиросиму и Нагасаки вместе взятых. "

Из всех забавных вещей, проиллюстрированных там, это был тот, чье притворство я не понял. Черные дыры взрываются после того, как они излучают всю свою массу? Или «взрыв» будет происходить из-за быстрого темпа, при котором черная дыра поглотит соседнюю материю?

Поиск в Google, который я сделал до сих пор, не дал четкого ответа. Самое близкое, что я нашел, - это страница Википедии, посвященная излучению Хокинга , которая гласит: «Для черной дыры в одной солнечной массе мы получаем время испарения 2,098 × 10 ^ 67 лет - намного больше, чем текущий возраст Вселенной». в 13.799 ± 0.021 x 10 ^ 9 лет. Но для черной дыры 10 ^ 11 кг время испарения составляет 2.667 миллиардов лет. Вот почему некоторые астрономы ищут признаки взрыва исконных черных дыр ".

Некоторые другие сайты ссылаются на последний «взрыв» сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, произошедший около 2 миллионов лет назад, но разве это тот же самый механизм, упомянутый на странице Википедии? Или видео на YouTube, если на то пошло?

Заранее спасибо. знак равно

black-hole explosion

— musasabi
источник

Просто чтобы прояснить, «взрыв» сверхмассивной черной дыры - это нечто другое. Это струи энергии из падающей материи. Это не взрывающаяся черная дыра, но материя, поскольку она входит в спираль, становится очень горячей и выпускает энергию прежде, чем она упадет в черную дыру.

— userLTK

Да, именно поэтому я подумал, что видео, скорее всего, не ссылается на «трение» или около того материала, который потребляется.

— Мусасаби

Ответы:

Это видео говорит о радиации Хокинга, как вы уже связали. Излучение Хокинга - это предполагаемый гипотетический (ни в коем случае не проверенный и не проверенный) способ для черной дыры излучать свою энергию в космос. Основная идея заключается в том, что черная дыра - это не что иное, как масса / энергия, сжатая до бесконечно малой точки, которая излучает свою энергию в пространство во времени. Для больших черных дыр (таких как солнечная масса или больше) этот процесс излучения крошечный, и время, необходимое для утечки всей энергии черной дыры в космос (и, таким образом, для «испарения» черной дыры), чрезвычайно велико. Однако для крошечных черных дыр время излучения всей энергии черной дыры чрезвычайно мало.

Вы можете рассчитать, сколько времени потребуется черной дыре с массой чтобы испариться (и высвободить всю ее массу / энергию) с помощью уравнения $m$

T_{эв} знак равно \frac{5120 π {грамм}^{2} м^{3}}{ℏ с^{4}} знак равно (8,41 \times 10^{- 17} s {К грамм}^{- 3}) м^{3}

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

Для , вы получите $m = 5\:\mathrm{g}=0.005\:\mathrm{kg}$ . Теперь это означает, что за это крошечное время черная дыра будет излучать всю свою массу / энергию и полностью испаряться. Но выход всей энергии в 5 г массы - это огромный выход. Потушить 450 тераджоулей энергии в $t_{\text{ev}} \simeq 4\times10^{-19}\:\mathrm{s}$ $10^{-19}\:\mathrm{s}$ в основном только взрыв. Вы можете определить общий выход энергии из известного уравнения

Е знак равно м с^{2}

$E=mc^2$

Просто подключите и $m = 0.005\:\mathrm{kg}$ и вы получите $c = 3\times 10^8\:\mathrm{m/s}$ $E=4.5\times 10^{14}\:\mathrm{J} = 450\:\mathrm{Terajoules}$

Короче говоря, гипотетические расчеты (даже не теория на данный момент) предполагают, что крошечная черная дыра с массой никеля немедленно взорвалась бы в огромном количестве энергии. Может ли такая черная дыра образоваться, или если бы такое испарение могло / могло бы произойти, все еще широко обсуждается и в конечном итоге неизвестно.

— зефир
источник

Это был блестяще сжатый и полный ответ. Спасибо! Также опечатка исправлена. =)

— Мусасаби

@musasabi На самом деле излучение Хокинга может быть не таким гипотетическим. Это только на французском : исследователю из Техниона в Израиле удалось создать «звуковую» версию черной дыры в конденсате Бозе-Эйнштейна и показать волны, которые действовали как излучение Хокинга, и вели себя так, как и ожидалось, включая квантовую последствия.

— Ивилнотексист Идонотексист

@IwillnotexistIdonotexist Это, безусловно, интересная параллель. Я должен задаться вопросом, достаточно ли близка "звуковая" черная дыра к реальной черной дыре, так что наблюдаемое "излучение" является результатом той же физики. Тем не менее, интересно. Спасибо, что поделился!

— зефир

Для записи, время испарения является статистической величиной. Это ожидаемое значение случайного процесса. В принципе, существует ненулевая вероятность того, что такая крошечная черная дыра может жить миллиарды лет. Если в ранней вселенной их было сделано огромное количество, то мы можем статистически ожидать, что будут продолжаться «взрывы», когда они, наконец, прекратят выигрывать в лотерею выживания. Насколько мне известно, попытки обнаружить такие события не увенчались успехом.

— Зибадава Тимми

-1

Никакая черная дыра не может взорваться, независимо от ее размера. Он может излучать энергию за пределами своего горизонта событий, но правильный «взрыв» энергии самой черной дыры должен был бы превысить скорость света, что в настоящее время невозможно.

Кроме того, если объект имеет массу никеля, это не черная дыра. В частности, его горизонт событий достаточно мал, чтобы поместиться в пределах его собственной поверхности, что справедливо для всех массивных объектов, которые не являются черными дырами. Фактически, горизонт событий чего-то с массой никеля буквально неизмеримо мал (хотя НЕ существует). У никелей (и других объектов схожей массы) недостаточно гравитации, чтобы образовать черную дыру. Я подозреваю, что вы путаете "массу" с "размером" ...?

Однако, если бы существовал процесс, который мог бы превратить массу никеля в энергию, которую он воплощает (на E = mc ^ 2), то да, это было бы огромное количество энергии. Единственный такой известный процесс, как известно, состоит в том, чтобы объект с половиной массы никеля взаимодействовал (касался) объекта антивещества с половиной массы никеля. Суммарная масса двух объектов составила бы массу никеля и высвободила бы необходимое количество чистой энергии без остатка массы.

— Malf
источник

Если существует излучение Хокинга, черные дыры могут выделять энергию, они могут «взрываться». Хотя не существует известного механизма формирования черной дыры с массой никеля, нет причины, по которой такая черная дыра не могла бы существовать. Колебания в пространстве-времени в самой ранней Вселенной могли породить маленькие черные дыры.

— Джеймс К

«горизонт его событий достаточно мал, чтобы поместиться в его собственную площадь поверхности» - скажите, как определяется площадь поверхности черной дыры?

— user253751

Я бы подумал, что горизонт событий это площадь поверхности черной дыры?

— Виртуальная аномалия

Несмотря на то, что для испарения потребуется даже черная дыра солнечной массы, мне кажется, что она не испарится в линейном веществе. Поскольку черная дыра становится менее массивной, она будет испаряться быстрее, пока не попадет в дыру размером с никель, которая затем испарится достаточно быстро, чтобы ее можно было считать взрывом.

— Говард Миллер

@JamesK "Хотя нет никакого известного механизма формирования черной дыры с массой никеля ..." Ну, если черные дыры испаряются, то любая черная дыра с массой больше, чем никель, станет черным целым с масса никеля в какой-то момент :)

— Jason Goemaat