Sorte huller ser ud til at være noget fjernt, som de undertiden laver film eller skriver i bøger. Vi tænker sjældent på, hvad der ville ske, hvis et miniature sort hul med en diameter på en millimeter dukkede op på overfladen af vores planet. Om dette - i vores materiale.
Der er en populær misforståelse forbundet med sorte huller: de er en slags rumstøvsugere, der spiser alt i deres omgivelser. Selvfølgelig "fodrer" de, men deres maver er små. Problemet vises ikke, når de "spiser", men når de "kaster op" efter for meget middag. Det er virkelig skræmmende.
Det er faktisk lidt mere kompliceret. Baseret på det faktum, at radiusen for et sort hul er proportionalt med dets masse, kan der foretages nogle beregninger. Lad os først begynde med nogle af de grundlæggende.
Hvad er et sort hul
Et sort hul er et område i rummet, hvor tyngdekraften er så stærk, at selv lys ikke kan forlade det. Tyngdekraften dér får selve rummet til at bøje sig og låse fast på sig selv. Alt dette sker på grund af komprimering af stof - oftest er disse resterne af en massiv stjerne - i en ekstremt lille region.
Strukturen af det sorte hul: singularitet, begivenhedshorisont og Schwarzschild radius (regionen fra singularitet til begivenhedshorisonten).
Faktisk kan vi ikke se sorte huller på grund af det faktum, at lys ikke kan komme ud af dem. Det viser sig, at enhver genstand for at forlade det sorte hul skal udvikle en hastighed, der er højere end lysets hastighed, som igen bevæger sig med en hastighed på 299 792 458 meter per sekund. Til sammenligning er flugthastigheden for at overvinde Jordens tyngdekraft kun 11,2 kilometer i sekundet. Men hvis vi lancerede en raket fra en planet, der vejer lige så meget som Jorden, men halvdelen af diameteren, ville flugthastigheden være 15,8 kilometer i sekundet. Selv hvis genstanden havde den samme masse, ville flugthastigheden være højere på grund af dens mindre størrelse og derfor højere densitet.
Salgsfremmende video:
Hvad hvis vi krymper genstanden endnu længere? Hvis vi komprimerer jordens masse til en kugle med en radius på ni millimeter, når flugthastigheden lysets hastighed. Hvis denne masse presses ind i en endnu mindre kugle, vil flugthastigheden overstige lysets hastighed. Men da lysets hastighed er den kosmiske hastighedsgrænse, kan intet forlade denne sfære.
Radius, hvormed massen har en flugthastighed, der er lig med lysets hastighed, kaldes Schwarzschild-radius. Enhver genstand, der er mindre end dens Schwarzschild-radius, er et sort hul. Med andre ord, ethvert objekt med en flugthastighed, der er højere end lysets hastighed, er et sort hul. For at fremstille en sådan genstand fra solen skal den komprimeres til en radius på cirka tre kilometer.
Et sort hul har to hoveddele: singulariteten og begivenhedshorisonten. Størrelsen på begivenhedshorisonten for et sort hul betragtes som dens størrelse, fordi det kan beregnes og måles.
Horisonten betragtes også som "point of no return" i nærheden af det sorte hul. Dette er ikke en fysisk overflade, men en sfære, der omgiver en singularitet, der markerer en grænse, hvis flugthastighed er lig med lysets hastighed. Radius for dette område er selve Schwarzschild-radius.
Så snart sagen er uden for begivenhedshorisonten, begynder den at falde mod midten af det sorte hul. Med en så stærk tyngdekraft komprimeres stof til et punkt - et utroligt lille volumen af skøre tæthed. Dette punkt er en entydighed. Det er ubetydelig og har ifølge moderne teoretiske modeller en uendelig tæthed. Det er meget muligt, at fysiklovgivningen, vi kender, krænkes ved enestående. Forskere undersøger aktivt dette problem for at forstå, hvad der sker i entaliteterne, samt for at udvikle en komplet teori, der beskriver, hvad der sker i midten af et sort hul.
Lad os lave nogle beregninger
Lad os se, hvad vi kan lære om et millimeter sort hul. Ifølge beregninger vil et sådant sort hul med en Schwarzschild-radius have en masse på 7 x 10 ^ 23 kg - mere end fem masser af Månen (ifølge formlen R = 2MG / c ^ 2, hvor R er Schwarzschild-radius, M er objektets masse, G er tyngdekraften) konstant, og c er lysets hastighed).
Forholdet mellem Jorden og Solen er tre dele til en million. Så hvis Jorden skulle blive et sort hul, ville dens radius kun være ni millimeter. Derfor ville et sort hul på en millimeter have en masse på 11% af jordens masse. Vi vil bestemt have problemer med den 11% ekstra masse på planeten.
Det er selv nok, at jordens samlede tyngdekraft mærkbart vil stige. Denne ekstra tyngdekraft ville være nok til at ændre Månens bane, så den simpelthen kunne flyve ud af sin nuværende bane og begynde at bevæge sig i en elliptisk bane.
Flamm-paraboloidet repræsenterer rumtid ud over væksthorisonten for Schwarzschild sorte hulhændelser.
Hvor er dette imaginære sorte hul - på overfladen, i midten af Jorden, eller drejer det rundt? Lad os antage, at det er på overfladen af planeten. Området med dens tyngdepåvirkning ville være omkring en tredjedel af jordens radius - ca. 2124 kilometer.
Alt stof i umiddelbar nærhed af dette mikroskopiske sorte hul ville straks føle en stærk tyngdekraft fra det, og hullet på sin side ville absorbere alt på vej til Jordens centrum, hvilket det ville nå inden for ca. 42 minutter fra det øjeblik, det optrådte. Det ville rejse gennem Jordens kerne og nå den anden side af Jordens overflade på omtrent samme tid.
Hvis et sort hul optrådte på overfladen med en relativ hastighed på mindre end 12 km / t, ville det dreje sig om den blå planet sammen med sit tyngdepunkt. Kort sagt er det ødelæggelsen af jordskorpen og det meste af dens kappe. Og hvis det er endnu enklere, betyder det død af alt liv på jordoverfladen.
Accretion rate og Eddington limit
Det meste af jordens masse omkring det sorte hul bliver mad og akkrediteres af det. Før det lige falder ned i et sort hul, skal alt dette materiale dog miste sin vinkelbevægelse - og det er derfor, det vil begynde at rotere omkring det og danne en akkretionsskive.
Dette materiale producerer meget varme, som til sidst vil blive udstrålet. Strålingen har et tryk, der vil bremse yderligere optagelse. Begge disse effekter afbalancerer hinanden - det kaldes Eddington-grænsen.
Tiltrækker sort hul i kunstnerens syn
Eddington-grænsen sætter også en hård grænse for graden af akkretion af et sort hul. En lille akkretionsskive ville sandsynligvis have en temperatur på omkring seks tusinde Kelvin - omtrent den samme som jordens kerne eller solens overflade.
Nogle friktionsprocesser ville forekomme mellem akkretionsskiven og jordens masse, som et resultat af hvilket et mikroskopisk sort hul vil sætte sig ned i planetens kerne.
Død i et sort hul
Generelt vil det tage fem milliarder år for et sådant sort hul at sluge Jorden. Det ville øge jordens masse markant. Og selvfølgelig ville det straks skabe en fuldstændig forstyrrelse på planeten, som på få timer ville forvandle sig til et ubeboet rumstykke af kollapsende skorpe, lava, varme gasser og alt andet.
Livet ville blive umuligt, og den høje masse af det sorte hul kunne ødelægge asteroidebæltet. Dette kan igen føre til hyppige kollisioner i solsystemet i de næste million år. Månen ville fortsætte med at dreje rundt om den nye jord (sorte hul), men i en meget langstrakt elliptisk bane.
Det sorte hul flyttede ikke straks til Jordens centrum, men snarere ville det dreje sig om det i et stykke tid, men til sidst ville det komme til det. For at forstå, hvordan dette mikroskopiske sorte hul ville vokse i masse, kræves det komplekse beregninger og simuleringer.
Alt dette kan sammenfattes med ord fra den verdensberømte astrofysiker og videnskabsfolk Neil DeGrasse Tyson:
Vladimir Guillen