การระเบิดของหลุมดำ

ฉันถูก bopping รอบ YouTube และสังเกตนี้วิดีโอที่ผลิตรื่นเริง เมื่ออธิบายพฤติกรรมของหลุมดำที่มีมวลของนิกเกิลของสหรัฐผู้บรรยายกล่าวว่า "มวล 5 กรัมของมันจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงาน 450 terajoules ซึ่งจะนำไปสู่การระเบิดที่ใหญ่กว่าสามเท่า ระเบิดวางทิ้งบนฮิโรชิม่าและนางาซากิรวมกัน "

ในบรรดาสิ่งที่แสดงความสนุกทั้งหมดนั้นเป็นสิ่งที่ฉันไม่เข้าใจ หลุมดำระเบิดหรือไม่หลังจากที่พวกมันแผ่มวลออกไปหมดแล้ว? หรือ "การระเบิด" นั้นมาจากความเร็วที่หลุมดำจะกินสสารใกล้เคียงหรือไม่?

Googling ที่ฉันทำไปแล้วไม่ได้ให้คำตอบอย่างแน่นอน สิ่งที่ฉันใกล้ที่สุดมาจากหน้า Wikipedia เกี่ยวกับHawking Radiationซึ่งระบุว่า "สำหรับหลุมดำของมวลดวงอาทิตย์เราได้เวลาการระเหย 2.098 × 10 ^ 67 ปี - นานกว่ายุคปัจจุบันของจักรวาลมาก ที่ 13.799 ± 0.021 x 10 ^ 9 ปี แต่สำหรับหลุมดำที่ 10 ^ 11 กิโลกรัมเวลาการระเหยคือ 2.667 พันล้านปีนี่คือเหตุผลที่นักดาราศาสตร์บางคนกำลังค้นหาสัญญาณของหลุมดำที่ระเบิดได้

เว็บไซต์อื่น ๆ บางแห่งอ้างถึง "การระเบิด" ครั้งสุดท้ายของหลุมดำมวลมหาศาลของทางช้างเผือกเมื่อ 2 ล้านปีก่อน แต่เป็นกลไกแบบเดียวกันที่กล่าวถึงในหน้า Wikipedia หรือไม่? หรือวิดีโอ YouTube สำหรับเรื่องนั้น

ขอบคุณล่วงหน้า. =)

black-hole explosion

— musasabi
แหล่งที่มา

เพื่อให้ชัดเจนว่า "การระเบิด" ของหลุมดำมวลมหาศาลเป็นสิ่งที่แตกต่าง ไอพ่นของพลังงานจากสสารตก มันไม่ใช่หลุมดำที่เกิดขึ้นจริง แต่ไม่ว่าจะเป็นเกลียวมันจะร้อนมากและปล่อยพลังงานก่อนที่มันจะตกลงไปในหลุมดำ

— userLTK

นั่นคือเหตุผลที่ฉันคิดว่าวิดีโอไม่น่าจะหมายถึง "ความเสียดทาน" หรือเนื้อหาที่กำลังถูกบริโภค

— musasabi

คำตอบ:

สิ่งที่วิดีโอนี้พูดถึงคือ Hawking Radiation ในขณะที่คุณเชื่อมโยง การฉายรังสีฮอว์คิงเป็นวิธีที่เสนอ (โดยไม่ผ่านการตรวจสอบหรือพิสูจน์แล้ว) สำหรับหลุมดำเพื่อแผ่พลังงานออกสู่อวกาศ แนวคิดพื้นฐานคือหลุมดำไม่มีอะไรเลยนอกจากมวล / พลังงานที่ถูกบีบอัดไปยังจุดที่เล็กที่สุดซึ่งกำลังแผ่พลังงานออกสู่อวกาศเมื่อเวลาผ่านไป สำหรับหลุมดำขนาดใหญ่ (เช่นมวลดวงอาทิตย์หรือใหญ่กว่า) กระบวนการแผ่รังสีนี้มีขนาดเล็กและเวลาที่ใช้ในการรั่วไหลของพลังงานของหลุมดำทั้งหมดไปยังอวกาศ (และสำหรับหลุมดำที่จะ สำหรับหลุมดำขนาดเล็กเวลาที่แผ่พลังงานทั้งหมดของหลุมดำนั้นสั้นมาก

คุณสามารถคำนวณระยะเวลาที่หลุมดำมวลจะระเหย (และปลดปล่อยมวล / พลังงานทั้งหมด) ด้วยสมการ $m$

{เสื้อ}_{EV} = \frac{5120 π G^{2} {ม.}^{3}}{ℏ ค^{4}} = (8.41 \times 10^{- 17} s {k ก.}^{- 3}) {ม.}^{3}

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

สำหรับคุณจะได้รับ $m = 5\:\mathrm{g}=0.005\:\mathrm{kg}$ . นั่นหมายความว่าในเวลาเพียงเล็กน้อยนี้หลุมดำจะแผ่มวล / พลังงานทั้งหมดออกไปและระเหยไปหมด แต่เอาท์พุทของพลังงานทั้งหมดใน 5 กรัมมวลเป็นเอาท์พุทขนาดใหญ่ วางพลังงาน 450 Terajoules ใน $t_{\text{ev}} \simeq 4\times10^{-19}\:\mathrm{s}$ นั้นเป็นเพียงแค่การระเบิด คุณสามารถกำหนดเอาท์พุทพลังงานทั้งหมดจากสมการที่มีชื่อเสียง $10^{-19}\:\mathrm{s}$

E = ม. ค^{2}

$E=mc^2$

เพียงแค่เสียบและ $m = 0.005\:\mathrm{kg}$ และคุณจะได้ $c = 3\times 10^8\:\mathrm{m/s}$ s $E=4.5\times 10^{14}\:\mathrm{J} = 450\:\mathrm{Terajoules}$

ดังนั้นในระยะสั้นการคำนวณตามสมมติฐาน (ไม่ใช่ทฤษฎี ณ จุดนี้) แนะนำว่าหลุมดำขนาดเล็กที่มีมวลของนิกเกิลจะระเบิดออกมาในทันทีด้วยพลังงานจำนวนมหาศาล ไม่ว่าหลุมดำดังกล่าวจะก่อตัวขึ้นหรือหากการระเหย / อาจเกิดขึ้นนั้นยังคงมีการถกเถียงกันอย่างมาก

— ลมตะวันตก
แหล่งที่มา

นี่เป็นคำตอบที่รวบรัดและสมบูรณ์แบบ ขอขอบคุณ! นอกจากนี้แก้ไขข้อผิดพลาด =)

— musasabi

@musasabi ที่จริงแล้วการฉายรังสีฮอว์คิงอาจไม่เป็นไปตามสมมุติฐาน นี่เป็นเพียง (ฝรั่งเศส) : นักวิจัยที่ Technion in Israel พยายามสร้างหลุมดำในคอนเดนเสทของ Bose-Einstein และแสดงคลื่นซึ่งทำหน้าที่เหมือนรังสีฮอว์คิงและทำตามที่คาดไว้รวมทั้งแสดงควอนตัม ผลกระทบ

— Iwillnotexist Idonotexist

@IllnotexistIdonotexist นั่นน่าสนใจทีเดียว ฉันต้องสงสัยว่าหลุมดำ "โซนิค" นั้นอยู่ใกล้กับหลุมดำจริงหรือไม่ซึ่งการแผ่รังสีที่สังเกตนั้นเป็นผลมาจากฟิสิกส์เดียวกัน อย่างไรก็ตามที่น่าสนใจ ขอบคุณสำหรับการแบ่งปัน!

— zephyr

สำหรับบันทึกเวลาการระเหยเป็นปริมาณทางสถิติ เป็นมูลค่าที่คาดหวังของกระบวนการสุ่ม ตามหลักการแล้วมีความเป็นไปได้ที่ไม่ใช่ศูนย์ที่หลุมดำขนาดเล็กเช่นนี้สามารถมีชีวิตอยู่ได้หลายพันล้านปี หากมีจำนวนมากในเอกภพยุคแรกเราอาจคาดว่าสถิติจะมี "การระเบิด" อย่างต่อเนื่องเพราะในที่สุดพวกเขาก็หยุดลอตเตอรี่การเอาตัวรอด ความพยายามในการตรวจสอบเหตุการณ์ดังกล่าวไม่ประสบความสำเร็จตามความรู้ของฉัน

— zibadawa timmy

-1

ไม่มีหลุมดำสามารถระเบิดได้ไม่ว่าขนาดใด มันสามารถแผ่พลังงานออกไปนอกขอบฟ้าเหตุการณ์ได้ แต่การ "ระเบิด" ของพลังงานที่เหมาะสมจากหลุมดำนั้นจะต้องเกินความเร็วแสงซึ่งไม่สามารถทำได้ในปัจจุบัน

นอกจากนี้หากวัตถุมีมวลนิกเกิลก็ไม่ใช่หลุมดำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งขอบฟ้าเหตุการณ์ของมันมีขนาดเล็กพอที่จะพอดีภายในพื้นที่ผิวของมันซึ่งเป็นจริงสำหรับวัตถุขนาดใหญ่ทั้งหมดที่ไม่ใช่หลุมดำ ในความเป็นจริงขอบฟ้าเหตุการณ์ของบางสิ่งบางอย่างที่มีมวลของนิกเกิลนั้นมีขนาดเล็กมากจนนับไม่ถ้วน (แม้ว่าจะไม่มีอยู่จริง) Nickels (และวัตถุอื่น ๆ ที่มีมวลใกล้เคียงกัน) ไม่มีแรงโน้มถ่วงเพียงพอที่จะก่อตัวเป็นหลุมดำ ฉันสงสัยว่าบางทีคุณอาจจะ "สับสน" กับ "ขนาด" ... ?

อย่างไรก็ตามหากกระบวนการมีอยู่ที่สามารถเปลี่ยนมวลของนิกเกิลให้เป็นพลังงานที่มันรวมอยู่ (ต่อ E = mc ^ 2) ดังนั้นใช่มันจะเป็นพลังงานจำนวนมหาศาล กระบวนการดังกล่าวที่ทราบกันว่ามีอยู่เพียงอย่างเดียวคือการมีวัตถุที่มีมวลครึ่งหนึ่งของนิกเกิลที่มีปฏิสัมพันธ์ (สัมผัส) วัตถุปฏิสสารกับครึ่งมวลของนิกเกิล มวลรวมของวัตถุทั้งสองจะรวมมวลของนิกเกิลและจะปลดปล่อยพลังงานบริสุทธิ์ในปริมาณที่เหมาะสมโดยไม่เหลือมวล

— Malf
แหล่งที่มา

หากมีรังสีฮอว์คิงอยู่หลุมดำสามารถปลดปล่อยพลังงานได้พวกมันสามารถ "ระเบิด" ได้ แม้ว่าจะไม่มีกลไกที่รู้จักกันในการสร้างหลุมดำที่มีมวลของนิกเกิล แต่ก็ไม่มีเหตุผลที่หลุมดำนั้นจะไม่มีอยู่จริง ความผันผวนของเวลาว่างในเอกภพยุคแรก ๆ อาจทำให้เกิดหลุมดำขนาดเล็ก

— James K

"ขอบฟ้าเหตุการณ์ของมันเล็กพอที่จะอยู่ในพื้นที่ผิวของมันเอง" - บอกฉันหน่อยว่าพื้นที่ผิวของหลุมดำเป็นอย่างไร?

— user253751

ฉันคิดว่าขอบฟ้าเหตุการณ์คือพื้นที่ผิวของหลุมดำ

— ความผิดปกติเสมือนจริง

แม้จะมีเวลาที่จะต้องใช้เวลาแม้แต่หลุมดำของมวลดวงอาทิตย์ระเหย แต่ฉันก็ดูเหมือนว่ามันจะไม่ระเหยเป็นเส้นตรง เมื่อหลุมดำมีมวลน้อยลงมันจะระเหยเร็วขึ้นจนกระทั่งมันลงสู่หลุมขนาดนิกเกิลซึ่งจะระเหยเร็วพอที่จะถือเป็นระเบิด

— Howard Miller

@JamesK "ในขณะที่ไม่มีกลไกที่รู้จักกันในการสร้างหลุมดำที่มีมวลของนิกเกิล ... " ถ้าหากหลุมดำระเหยออกไปแล้วหลุมดำใด ๆ ที่มีมวลมากกว่านิกเกิ้ลจะกลายเป็นสีดำทั้งหมดด้วย มวลของนิกเกิลในบางจุด :)

— เจสัน Goemaat