Ledakan lubang hitam

Saya berkeliling YouTube dan mengamati video yang dihasilkan dengan menyenangkan ini . Di dalamnya, ketika menggambarkan perilaku lubang hitam dengan massa nikel AS, narator mengatakan, "Massa 5 gramnya akan dikonversi menjadi 450 terajoule energi, yang akan menyebabkan ledakan kira-kira tiga kali lebih besar daripada bom dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki digabungkan. "

Dari semua hal menyenangkan yang diilustrasikan di sana, itulah yang berpura-pura aku tidak mengerti. Apakah lubang hitam meledak setelah mereka memancarkan semua massa mereka? Atau apakah "ledakan" hanya datang dari langkah cepat di mana lubang hitam akan memakan materi di dekatnya?

Googling yang saya lakukan sejauh ini tidak memberikan jawaban yang pasti. Yang paling dekat dengan saya adalah dari halaman Wikipedia tentang Hawking Radiation , yang menyatakan, "Untuk lubang hitam satu massa matahari, kita mendapatkan waktu penguapan 2,098 × 10 ^ 67 tahun — lebih lama dari usia alam semesta saat ini. pada 13,799 ± 0,021 x 10 ^ 9 tahun. Tetapi untuk lubang hitam 10 ^ 11 kg, waktu penguapan adalah 2,667 miliar tahun. Inilah sebabnya mengapa beberapa astronom mencari tanda-tanda ledakan lubang hitam purba. "

Beberapa situs web lain merujuk pada "ledakan" terakhir dari lubang hitam supermasif Bima Sakti sekitar 2 juta tahun yang lalu, tetapi apakah itu mekanik yang sama disebutkan di halaman Wikipedia? Atau video YouTube, dalam hal ini?

Terima kasih sebelumnya. =)

black-hole explosion

— musasabi
sumber

Untuk memperjelas "ledakan" lubang hitam Supermassive adalah sesuatu yang berbeda. Itu pancaran energi dari materi yang jatuh. Ini bukan lubang hitam yang sebenarnya meledak, tetapi penting karena spiral, menjadi sangat panas dan melepaskan energi sebelum jatuh di dalam lubang hitam.

— userLTK

Benar, itu sebabnya saya pikir video itu tidak mungkin merujuk pada "gesekan" atau lebih dari bahan yang dikonsumsi.

— musasabi

Jawaban:

Apa yang dibicarakan video ini adalah Hawking Radiation, seperti yang Anda tautkan. Hawking Radiation adalah cara hipotetis yang diusulkan (tidak berarti diverifikasi atau terbukti) untuk black hole memancarkan energinya ke ruang angkasa. Ide dasarnya adalah bahwa black hole tidak lain adalah massa / energi yang dikompresi hingga titik sangat kecil, yang memancarkan energinya ke ruang angkasa seiring waktu. Untuk lubang hitam besar (seperti massa matahari atau lebih besar), proses radiasi ini kecil dan waktu yang dibutuhkan untuk membocorkan semua energi lubang hitam ke ruang angkasa (dan dengan demikian untuk lubang hitam untuk "menguap") sangat lama. Namun untuk lubang hitam kecil, waktu untuk memancarkan semua energi lubang hitam sangat singkat.

Anda dapat menghitung berapa lama untuk black hole dari massa untuk menguap (dan melepaskan semua massanya / energi) dengan persamaan $m$

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

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

Untuk , Anda mendapatkan $m = 5\:\mathrm{g}=0.005\:\mathrm{kg}$ . Sekarang itu berarti dalam jumlah waktu yang sangat kecil ini, lubang hitam akan memancarkan semua massa / energinya menjauh dan benar-benar menguap. Tetapi output dari semua energi dalam 5 g massa adalah output yang sangat besar. Mengeluarkan 450 Terajoule energi dalam $t_{\text{ev}} \simeq 4\times10^{-19}\:\mathrm{s}$ pada dasarnya hanyalah sebuah ledakan. Anda dapat menentukan output energi total dari persamaan terkenal $10^{-19}\:\mathrm{s}$

E = m c^{2}

$E=mc^2$

Cukup sambungkan dan $m = 0.005\:\mathrm{kg}$ dan Anda akan mendapatkan $c = 3\times 10^8\:\mathrm{m/s}$ $E=4.5\times 10^{14}\:\mathrm{J} = 450\:\mathrm{Terajoules}$

Jadi singkatnya, perhitungan hipotetis (bahkan teori pada titik ini) menunjukkan bahwa lubang hitam kecil dengan massa nikel akan segera meledak dalam energi yang sangat besar. Apakah lubang hitam semacam itu dapat terbentuk, atau apakah penguapan seperti itu akan / dapat terjadi masih sangat diperdebatkan dan akhirnya tidak diketahui pada saat ini.

— angin barat
sumber

Ini adalah jawaban yang singkat dan jelas. Terima kasih! Juga, kesalahan ketik dikoreksi. =)

— musasabi

@musasabi Sebenarnya, radiasi Hawking mungkin tidak terlalu hipotetis. Ini hanya di (Perancis) : Seorang peneliti di Technion di Israel berhasil menghasilkan versi "sonik" dari lubang hitam di kondensat Bose-Einstein dan menunjukkan gelombang yang bertindak sebagai radiasi Hawking, dan berperilaku seperti yang diharapkan, termasuk menunjukkan kuantum efek.

— Iwillnotexist Idonotexist

@IwillnotexistIdonotexist Itu tentu saja paralel yang menarik. Saya harus bertanya-tanya apakah lubang hitam "sonik" cukup dekat dengan lubang hitam nyata sehingga "radiasi" yang diamati adalah hasil dari fisika yang sama. Meskipun demikian menarik. Terima kasih telah berbagi!

— zephyr

Sebagai catatan, waktu penguapan adalah jumlah statistik. Ini adalah nilai yang diharapkan dari proses acak. Pada prinsipnya ada kemungkinan non-nol bahwa lubang hitam sekecil itu dapat hidup selama miliaran tahun. Jika sejumlah besar dari mereka dibuat di alam semesta awal, maka kita mungkin secara statistik berharap bahwa akan ada "ledakan" yang berkelanjutan ketika mereka akhirnya berhenti memenangkan undian bertahan hidup. Upaya untuk mendeteksi peristiwa semacam itu belum berhasil, setahu saya.

— zibadawa timmy

-1

Tidak ada lubang hitam yang bisa meledak, tidak peduli ukurannya. Ia dapat memancarkan energi di luar horizon peristiwa, tetapi "ledakan" energi yang tepat dari lubang hitam itu sendiri harus melebihi kecepatan cahaya, yang saat ini tidak mungkin.

Juga, jika suatu benda memiliki massa nikel, itu bukan lubang hitam. Lebih khusus lagi, horizon acaranya cukup kecil untuk masuk ke dalam area permukaannya sendiri yang berlaku untuk semua objek besar yang bukan lubang hitam. Bahkan, horizon peristiwa sesuatu dengan massa nikel secara harfiah sangat kecil (walaupun BUKAN tidak ada). Nikel (dan benda lain dengan massa serupa) tidak memiliki gravitasi yang cukup untuk membentuk lubang hitam. Saya curiga mungkin Anda membingungkan "massa" dengan "ukuran" ...?

Namun, jika ada proses yang dapat mengubah massa nikel menjadi energi yang diwujudkannya (per E = mc ^ 2), maka ya, itu akan menjadi jumlah energi yang luar biasa. Satu-satunya proses yang diketahui ada adalah memiliki objek dengan setengah massa nikel berinteraksi (menyentuh) objek anti-materi dengan setengah massa nikel. Massa gabungan dari 2 objek akan total massa nikel, dan akan melepaskan jumlah energi murni yang sesuai tanpa sisa massa.

— Malf
sumber

Jika radiasi Hawking ada, lubang hitam dapat melepaskan energi, mereka dapat "meledak". Meskipun tidak ada mekanisme yang diketahui untuk membentuk lubang hitam dengan massa nikel, tidak ada alasan bahwa lubang hitam seperti itu tidak ada. Fluktuasi waktu ruang di jagat raya yang paling awal bisa menghasilkan lubang hitam kecil.

— James K

"horizon event-nya cukup kecil untuk masuk ke dalam area permukaannya sendiri" - katakan padaku, bagaimana luas permukaan black hole didefinisikan?

— user253751

Saya akan berpikir bahwa horizon peristiwa adalah area permukaan lubang hitam?

— Virtual Anomaly

Terlepas dari waktu yang dibutuhkan bahkan sebuah lubang hitam massa matahari untuk menguap, menurut saya itu tidak akan menguap dalam masalah linier. Ketika lubang hitam menjadi kurang masif, ia akan menguap lebih cepat, sampai turun ke lubang berukuran nikel, yang kemudian akan menguap cukup cepat untuk dianggap sebagai ledakan.

— Howard Miller

@ JamesK "Walaupun tidak ada mekanisme yang diketahui untuk membentuk lubang hitam dengan massa nikel ..." Nah, jika lubang hitam menguap, maka setiap lubang hitam dengan massa lebih besar dari nikel akan menjadi keseluruhan hitam dengan sejumlah nikel di beberapa titik :)

— Jason Goemaat