ขนาดของหลุมดำ


16

หลุมดำมีขนาดใหญ่เท่าใดและหลุมดำจะเล็กได้เท่าใด (ขนาดต่ำสุดและสูงสุดของหลุมดำ)

คำตอบ:


17

หลุมดำ Primoridialสามารถพบได้ (สมมุติฐาน; ยังไม่มีหลักฐานการทดลอง) ที่มีขนาดเล็กกว่ามวลพลังค์ อย่างไรก็ตามหลุมดำของดาวฤกษ์ไม่สามารถมีมวลต่ำกว่าขีด จำกัด TOV (1.5 ถึง 3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์)

ดูเหมือนจะมีขีด จำกัด บน1จาก 50 พันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตามฉันสงสัยว่า2สิ่งนี้คำนึงถึงข้อ จำกัด ในการก่อสร้าง (เช่นข้อ จำกัด ที่เกิดจากการก่อตัวของ BH ดังกล่าว) และไม่ห้ามหลุมดำดังกล่าวจากที่มีอยู่ ท้ายที่สุด Schwarzschild metric ไม่ได้กำหนดขนาดของหลุมดำ

โปรดทราบว่าการพูดคุยเกี่ยวกับขนาดที่ จำกัด ของหลุมดำนั้นไม่มีความหมายเล็กน้อยเมื่อขนาดเปลี่ยนไปในกรอบอ้างอิงที่แตกต่างกัน มันง่ายกว่ามากที่จะพูดถึงมวลของหลุมดำ สามารถคำนวณรัศมีในเฟรมต่าง ๆ จากข้อมูลนั้น

1. Natarajan, P. และ Treister, E. (2009), มีข้อ จำกัด ด้านมวลหลุมดำหรือไม่? ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์แห่งชาติ, 393: 838–845 ดอย: 10.1111 / j.1365-2966.2008.13864.x

2. แต่ยังไม่สามารถยืนยันได้ ฉันจะต้องอ่านกระดาษให้ละเอียดยิ่งขึ้น


หลุมดำดั่งเดิม "สามารถพบได้"? นั่นเป็นวิธีที่ทำให้เกิดความสับสนในการใช้ถ้อยแถลงนั้นเนื่องจากมันบ่งบอกว่ามันมีอยู่จริง และนั่นก็ไม่มีหลักฐาน
Stan Liou

@stan คงที่ขอบคุณ แม้ว่า iirc มีหลักฐานทางทฤษฎีมากมายแสดงว่าจักรวาลของเราควรมี
Manishearth

2

ตามหลักวิชาแล้วไม่ควรมีขนาด / มวลสูงสุดของหลุมดำหรือคุณอาจบอกว่ามวลสูงสุดจะเป็นถ้ามันมีมวลทั้งหมดในจักรวาล

แม้ว่ามิติขั้นต่ำของหลุมดำจะเป็นความยาวพลังค์ แต่มวลขั้นต่ำของหลุมดำที่เสถียรคือมวลดวงอาทิตย์ 3 ดวง

หลุมดำที่มีมวลน้อยกว่า 3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์จะระเหยกลายเป็นไอ (พลังงาน) ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าไหร่ก็จะยิ่งระเหยได้เร็วขึ้นเท่านั้น ถ้ามันมีขนาดเล็กพอมันจะกลายเป็นแฟลชของรังสีแข็งทันที

http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation

ถ้าคุณรู้มวลของหลุมดำคุณสามารถคำนวณรัศมีของมันและถ้าคุณรู้ว่ารัศมีของมันคุณสามารถคำนวณมวลของมันได้ โปรดทราบว่าสิ่งที่น่าสงสัยเกี่ยวกับสมการนี้คือมันแสดงให้เห็นหลุมดำมวลดาวฤกษ์ที่มีความหนาแน่นสูงในขณะที่หลุมดำมวลมหาศาลที่มีความหนาแน่นลดลงเมื่อหลุมดำเพิ่มขึ้น

http://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius

ดังนั้นคุณสามารถแปลงอะไรก็ได้ที่คุณต้องการเช่นดินสอของคุณให้กลายเป็นหลุมดำถ้าคุณต้องการและสามารถบีบให้มันมีขนาดที่ต้องการเพื่อให้มันกลายเป็นหลุมดำ มันเป็นเพียงแค่ว่ามันจะแปลงตัวเองทันที (ระเหย) อย่างสมบูรณ์เป็นแฟลชของรังสีอย่างแรงเพราะดินสอมีค่าน้อยกว่ามวลหลุมดำที่เสถียร (3 ดวงอาทิตย์)

นี่คือเหตุผลที่การทดลองของ CERN ไม่สามารถสร้างหลุมดำเพื่อกลืนโลก - หลุมดำ subatomic แม้แต่ที่มีมวลของทั้งโลกหรือดวงอาทิตย์จะระเหยไปก่อนที่จะกลืนอะไร ระบบสุริยะของเรามีมวลไม่เพียงพอที่จะสร้างหลุมดำที่เสถียร (3 ดวงอาทิตย์)


2
ส่วนแรกนั้นผิดปกติ หลุมดำทั้งหมด (ไม่ใช่สุดขั้ว) เปล่งแสงและไม่มีอะไรพิเศษในเชิงคุณภาพเกี่ยวกับมวลดวงอาทิตย์สามดวงในเรื่องนั้น
Stan Liou

1
ในขณะที่มันเป็นความจริงว่ามวลดวงอาทิตย์ 3 ดวงนั้นเกี่ยวกับหลุมดำขนาดต่ำสุดที่เราคาดว่าจะก่อตัวในใจกลางการระเบิดของดาวฤกษ์หรือจากดาวนิวตรอนไม่มีเหตุผลว่าทำไมหลุมดำขนาดเล็กจะไม่เสถียร ปัญหาคือในการทำหนึ่ง
userLTK

0

ในการกำหนดขนาดของหลุมดำก่อนอื่นคุณต้องพิจารณา Schwarzschild Radius โดยใช้สูตรนี้ Rs = (2MG) / (c ^ 2) ในการกำหนดโฟโตสเฟียร์ให้ใช้สูตร 3Rs / 2 และยื่นออกมาจากพื้นผิวของอาร์เอสเพื่อหาดิสก์สะสมมวลรวม (PNR สำหรับสสาร) มันคือ 5.5Rs และวัดจากพื้นผิวของเกณฑ์อาร์เอสของมัน


2
ยินดีต้อนรับสู่ดาราศาสตร์ คำตอบนี้ไม่ได้ตอบคำถามอย่างเต็มที่ซึ่งเป็นการกำหนดหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดและเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
James K

ความเป็นไปได้ที่ใหญ่ที่สุดในเอกภพที่รู้จักควรจะง่าย
JMC

ความเป็นไปได้ที่ใหญ่ที่สุดในเอกภพที่รู้จักควรจะง่าย สิ่งหนึ่งที่ต้องรู้คือมวลรวมทั้งหมดในเอกภพ และนั่นจะไม่สามารถกำหนดได้สำหรับอับละอองเกสร 12 พันล้านปีเมื่อกระบวนการสสาร / พลังงานถูกใช้ไป อย่างไรก็ตามเราสามารถประมาณได้ รัศมี Scharzschild ที่เล็กที่สุดที่ไม่ยั่งยืนจะมีขนาดเล็กเท่ากับอะตอมไฮโดรเจน คำตอบของทั้งคู่น่าจะเป็นภาวะเอกฐานของบิกแบง
JMC

1
BH ที่ใหญ่ที่สุดที่เป็นไปได้ไม่ใช่คำถามว่ามีเรื่องมากน้อยเพียงใดในจักรวาล แต่เป็นคำถามของกระบวนการที่ก่อให้เกิดการสร้าง ในฐานะที่เป็นคำตอบของ Manishearth ดูเหมือนว่าจะมีขนาดสูงสุดส่วนหนึ่งเป็นเพราะพวกเขา จำกัด Eddington และถึงแม้ว่าในหลักการคุณจะสามารถมีขนาด BH ของอะตอม H แต่ก็ไม่มีกลไกที่ชัดเจนในการสร้างอะตอมดังกล่าวและแม้ว่าคุณจะสามารถจัดการมันได้ แต่มันอาจจะระเหยได้ทันทีผ่านการแผ่รังสีฮอว์คิง
pela
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.