Explosionen von Schwarzen Löchern

Ich habe mich auf YouTube umgesehen und dieses unterhaltsam produzierte Video angesehen . Wenn der Erzähler das Verhalten eines Schwarzen Lochs mit der Masse eines US - Nickels beschreibt, heißt es darin: "Seine 5 Gramm Masse werden in 450 Terajoule Energie umgewandelt, was zu einer Explosion führen wird, die ungefähr dreimal so groß ist wie die Bomben fielen auf Hiroshima und Nagasaki zusammen. "

Von all den lustigen Dingen, die dort dargestellt wurden, war dies derjenige, dessen Vorwand ich nicht verstand. Explodieren schwarze Löcher, nachdem sie ihre gesamte Masse abgestrahlt haben? Oder würde die "Explosion" nur von dem schnellen Tempo kommen, mit dem das Schwarze Loch nahegelegene Materie verbrauchen würde?

Das Googeln, das ich bisher gemacht habe, hat keine feste Antwort geliefert. Am nächsten komme ich von der Wikipedia-Seite über Hawking Radiation , die besagt: "Für ein Schwarzes Loch mit einer Sonnenmasse erhalten wir eine Verdampfungszeit von 2,098 × 10 ^ 67 Jahren - viel länger als das gegenwärtige Alter des Universums bei 13,799 ± 0,021 x 10 ^ 9 Jahren. Für ein Schwarzes Loch von 10 ^ 11 kg beträgt die Verdampfungszeit 2,667 Milliarden Jahre. Deshalb suchen einige Astronomen nach Anzeichen für die Explosion ursprünglicher Schwarzer Löcher. "

Einige andere Websites beziehen sich auf die letzte "Explosion" des supermassiven Schwarzen Lochs in der Milchstraße vor etwa 2 Millionen Jahren, aber ist das derselbe Mechaniker, der auch auf der Wikipedia-Seite erwähnt wurde? Oder das YouTube-Video?

Danke im Voraus. =)

black-hole explosion musasabi
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Nur um klar zu sein, die "Explosion" des supermassiven Schwarzen Lochs ist etwas anderes. Das sind Energiestrahlen aus fallender Materie. Es ist nicht das eigentliche Schwarze Loch, das explodiert, sondern die Materie, die sich beim Eintauchen in das Schwarze Loch entwickelt, sehr heiß wird und Energie freisetzt, bevor sie in das Schwarze Loch fällt.

UserLTK

Richtig, deshalb dachte ich, dass sich das Video wahrscheinlich nicht auf "Reibung" oder so von dem Material bezieht, das verbraucht wird.

Musasabi

Antworten:

In diesem Video geht es um Hawking Radiation, wie Sie verlinkt haben. Hawking Radiation ist eine vorgeschlagene hypothetische (keineswegs überprüfte oder nachgewiesene) Methode, mit der ein Schwarzes Loch seine Energie in den Weltraum abstrahlen kann. Die Grundidee ist, dass ein Schwarzes Loch nichts anderes als Masse / Energie ist, die auf einen infinitesimalen Punkt komprimiert ist, der seine Energie im Laufe der Zeit in den Raum ausstrahlt. Bei großen Schwarzen Löchern (wie Sonnenmasse oder größer) ist dieser Bestrahlungsprozess winzig und die Zeit, die benötigt wird, um die gesamte Energie des Schwarzen Lochs in den Weltraum abzuleiten (und damit das Schwarze Loch "verdunstet"), ist außerordentlich lang. Für winzige Schwarze Löcher ist die Zeit, um die gesamte Energie des Schwarzen Lochs abzustrahlen, jedoch außerordentlich kurz.

Mit der Gleichung können Sie berechnen, wie lange es dauert, bis ein Schwarzes Loch mit der Masse verdunstet (und seine gesamte Masse / Energie abgibt) $m$

t_{ev} = \frac{5120 π G^{2} m^{3}}{ℏ c^{4}} = (8.41 \times 10^{- 17} s {k g}^{- 3}) m^{3}

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

Für , erhalten Sie $m = 5\:\mathrm{g}=0.005\:\mathrm{kg}$ . Das heißt, in dieser winzigen Zeit strahlt das Schwarze Loch seine gesamte Masse / Energie ab und verdunstet vollständig. Aber die Leistung aller Energie in 5 g Masse ist eine enorme Leistung. 450 Terajoule Energie in ausgeben $t_{\text{ev}} \simeq 4\times10^{-19}\:\mathrm{s}$ ist im Grunde nur eine Explosion. Sie können die Gesamtenergieleistung anhand der bekannten Gleichung bestimmen $10^{-19}\:\mathrm{s}$

E = m c^{2}

$E=mc^2$

Einfach einstecken und $m = 0.005\:\mathrm{kg}$ und Sie erhalten $c = 3\times 10^8\:\mathrm{m/s}$ $E=4.5\times 10^{14}\:\mathrm{J} = 450\:\mathrm{Terajoules}$

Kurz gesagt, hypothetische Berechnungen (noch nicht einmal die Theorie) legen nahe, dass ein winziges Schwarzes Loch mit der Masse eines Nickels sofort in einer riesigen Energiemenge explodieren würde. Ob sich ein solches Schwarzes Loch bilden kann oder ob eine solche Verdunstung eintreten würde / könnte, ist derzeit noch umstritten und letztendlich unbekannt.

Zephyr
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Dies war eine brillant prägnante und vollständige Antwort. Vielen Dank! Auch Tippfehler korrigiert. =)

musasabi

@musasabi Tatsächlich ist Hawking-Strahlung möglicherweise nicht so hypothetisch. Dies nur in (Französisch) : Ein Forscher von Technion in Israel schaffte es, eine "Schall" -Version eines Schwarzen Lochs in einem Bose-Einstein-Kondensat zu erzeugen, und zeigte Wellen, die als Hawking-Strahlung fungierten und sich wie erwartet verhielten, einschließlich des Ausstellens von Quanten Auswirkungen.

Ich werde nicht existieren Idonotexist

@IwillnotexistIdonotexist Das ist sicherlich eine interessante Parallele. Ich muss mich fragen, ob ein "sonisches" Schwarzes Loch nahe genug an einem echten Schwarzen Loch liegt, so dass die beobachtete "Strahlung" ein Ergebnis derselben Physik ist. Trotzdem interessant. Danke für das Teilen!

Zephyr

Für die Aufzeichnung ist die Verdampfungszeit eine statistische Größe. Es ist der erwartete Wert eines zufälligen Prozesses. Grundsätzlich gibt es eine Wahrscheinlichkeit ungleich Null, dass ein so kleines Schwarzes Loch Milliarden von Jahren leben könnte. Wenn eine große Anzahl von ihnen im frühen Universum hergestellt wurde, können wir statistisch davon ausgehen, dass es zu anhaltenden "Explosionen" kommen wird, da sie schließlich den Gewinn der Überlebenslotterie einstellen. Versuche, solche Ereignisse zu entdecken, waren meines Wissens nicht erfolgreich.

Zibadawa Timmy

-1

Kein Schwarzes Loch kann explodieren, egal wie groß es ist. Es kann Energie außerhalb seines Ereignishorizonts ausstrahlen, aber eine ordnungsgemäße "Explosion" von Energie aus dem Schwarzen Loch selbst müsste die Lichtgeschwindigkeit überschreiten, was derzeit nicht möglich ist.

Wenn ein Objekt die Masse eines Nickels hat, ist es auch kein Schwarzes Loch. Insbesondere ist der Ereignishorizont so klein, dass er in die eigene Oberfläche passt, was für alle massiven Objekte gilt, die keine Schwarzen Löcher sind. Tatsächlich ist der Ereignishorizont von etwas mit der Masse eines Nickels buchstäblich unermesslich klein (obwohl NICHT vorhanden). Nickel (und andere Objekte mit ähnlicher Masse) haben nicht genug Schwerkraft, um ein Schwarzes Loch zu bilden. Ich vermute, Sie verwechseln "Masse" mit "Größe" ...?

Wenn es jedoch einen Prozess gäbe, der die Masse eines Nickels in die von ihm verkörperte Energie umwandeln könnte (pro E = mc ^ 2), dann wäre dies eine enorme Energiemenge. Der einzige bekannte Prozess wäre, ein Objekt mit der halben Masse eines Nickels mit einem Antimaterie-Objekt mit der halben Masse eines Nickels in Wechselwirkung zu setzen (zu berühren). Die kombinierte Masse der beiden Objekte ergibt die Gesamtmasse des Nickels und setzt die entsprechende Menge an reiner Energie frei, ohne dass Masse übrig bleibt.

Malf
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Wenn Hawking-Strahlung vorhanden ist, können Schwarze Löcher Energie freisetzen und "explodieren". Es ist zwar kein Mechanismus bekannt, mit dem ein Schwarzes Loch mit der Masse eines Nickels gebildet werden kann, aber es gibt keinen Grund, warum ein solches Schwarzes Loch nicht existieren könnte. Schwankungen in der Raumzeit im sehr frühen Universum könnten kleine Schwarze Löcher erzeugt haben.

James K

"Sein Ereignishorizont ist klein genug, um in seine eigene Oberfläche zu passen" - sagen Sie mir, wie ist die Oberfläche eines Schwarzen Lochs definiert?

user253751

Ich hätte gedacht , dass der Ereignishorizont ist die Oberfläche des Schwarzen Lochs?

Virtuelle Anomalie

Trotz der Zeit, die ein schwarzes Loch Sonnenmasse benötigt, um zu verdampfen, scheint es mir, dass es nicht linear verdampfen würde. Wenn das Schwarze Loch weniger massiv wird, würde es schneller verdunsten, bis es zu einem Loch mit Nickelgröße gelangt, das dann schnell genug verdunstet, um als Explosion angesehen zu werden.

Howard Miller

@JamesK "Es gibt zwar keinen bekannten Mechanismus, um ein Schwarzes Loch mit der Masse eines Nickels zu bilden ..." Nun, wenn Schwarze Löcher verdunsten, wird jedes Schwarze Loch mit einer Masse, die größer als ein Nickel ist, ein schwarzes Ganzes mit dem Masse eines

Nickels