Sorte hull ser ut til å være noe fjernt, som de noen ganger lager filmer eller skriver i bøker. Vi tenker sjelden på hva som ville skje hvis et miniatyr svart hull med en diameter på en millimeter dukket opp på overflaten av planeten vår. Om dette - i vårt materiale.
Det er en populær misforståelse knyttet til sorte hull: de er en slags romstøvsugere som bruker alt i omgivelsene. Selvfølgelig "fôrer" de, men magen er liten. Problemet dukker ikke opp når de "spiser", men når de "kaster opp" etter for mye middag. Det er virkelig skummelt.
Det er faktisk litt mer komplisert. Basert på det faktum at radiusen til et svart hull er proporsjonalt med massen, kan det gjøres noen beregninger. La oss først bryte opp noen av de grunnleggende.
Hva er et svart hull
Et svart hull er et område i rommet der tyngdekraften er så sterk at selv lys ikke kan forlate det. Tyngdekraften der får selve stoffet i rom-tid til å bøye seg og låse seg på seg selv. Alt dette skjer på grunn av komprimering av materie - oftest er dette restene av en massiv stjerne - i en ekstremt liten region.
Strukturen av det sorte hullet: singularitet, hendelseshorisont og Schwarzschild radius (regionen fra singulariteten til hendelseshorisonten).
Vi kan faktisk ikke se sorte hull på grunn av at lys ikke kan komme ut av dem. Det viser seg at for å forlate det svarte hullet, må enhver gjenstand utvikle en hastighet høyere enn lysets hastighet, som igjen beveger seg med en hastighet på 299 792 458 meter per sekund. Til sammenligning er rømningshastigheten for å overvinne jordens tyngdekraft bare 11,2 kilometer per sekund. Imidlertid, hvis vi skulle skyte en rakett fra en planet som veier like mye som Jorden, men halve diameteren, ville rømningshastigheten være 15,8 kilometer per sekund. Selv om gjenstanden hadde samme masse, ville rømningshastigheten være høyere på grunn av dens mindre størrelse, og derfor høyere tetthet.
Salgsfremmende video:
Hva om vi krymper gjenstanden enda lenger? Hvis vi komprimerer jordas masse til en sfære med en radius på ni millimeter, når rømningshastigheten lysets hastighet. Hvis denne massen presses inn i en enda mindre sfære, vil rømningshastigheten overstige lysets hastighet. Men siden lysets hastighet er den kosmiske hastighetsgrensen, kan ingenting forlate denne sfære.
Radien der massen har en rømningshastighet som tilsvarer lysets hastighet kalles Schwarzschild-radius. Enhver gjenstand som er mindre enn Schwarzschild-radiusen, er et svart hull. Med andre ord, ethvert objekt med en rømningshastighet som er høyere enn lysets hastighet, er et svart hull. For å lage en slik gjenstand fra solen, må den komprimeres til en radius på omtrent tre kilometer.
Et svart hull har to hoveddeler: singulariteten og hendelseshorisonten. Størrelsen på hendelseshorisonten til et svart hull anses som størrelsen fordi det kan beregnes og måles.
Horisonten regnes også som "point of no return" i nærheten av det sorte hullet. Dette er ikke en fysisk overflate, men en sfære som omgir en singularitet som markerer en grense, hvis rømningshastighet er lik lysets hastighet. Radius for dette området er selve Schwarzschild-radius.
Så snart saken er utenfor hendelseshorisonten, begynner den å falle mot midten av det sorte hullet. Med en så sterk tyngdekraft blir materien komprimert til et punkt - et utrolig lite volum av gal tetthet. Dette poenget er en singularitet. Den er ubetydelig og har i følge moderne teoretiske modeller en uendelig tetthet. Det er godt mulig at fysikkens lover som vi kjenner, brytes ved singulariteten. Forskere utforsker aktivt dette problemet for å forstå hva som skjer i singularitetene, samt for å utvikle en fullstendig teori som beskriver hva som skjer i sentrum av et svart hull.
La oss gjøre noen beregninger
La oss se hva vi kan lære om et hull på en millimeter. I følge beregninger vil et slikt svart hull med en Schwarzschild-radius ha en masse på 7 x 10 ^ 23 kilogram - mer enn fem masser av månen (i henhold til formelen R = 2MG / c ^ 2, hvor R er Schwarzschild-radius, M er gjenstandens masse, G er gravitasjon konstant, og c er lysets hastighet).
Forholdet mellom jorden og solen er tre deler til en million. Hvis jorden skulle bli et svart hull, ville dens radius bare være ni millimeter. Derfor ville et svart hull på en millimeter ha en masse på 11% av jordens masse. Vi vil definitivt ha problemer med 11% ekstra masse på planeten.
Det er nok til og med at jordens totale tyngdekraft merkbart vil øke. Denne ekstra tyngdekraften ville være nok til å endre Månens bane, slik at den ganske enkelt kunne fly ut av sin nåværende bane og begynne å bevege seg i en elliptisk bane.
Flamm-paraboloidet som representerer romtid utenfor veksthorisonten for Schwarzschild sorte hullshendelser.
Hvor er dette imaginære sorte hullet - på overflaten, i midten av jorden, eller kretser rundt det? La oss anta at den er på overflaten av planeten. Området med dens gravitasjonspåvirkning ville være omtrent en tredjedel av jordens radius - omtrent 2124 kilometer.
Alt stoff i umiddelbar nærhet av dette mikroskopiske sorte hullet ville umiddelbart føle sterk tyngdekraft fra det, og hullet på sin side ville absorbere alt på vei til sentrum av jorden, som det ville nå på omtrent 42 minutter fra det øyeblikket det dukket opp. Den ville reise gjennom jordens kjerne og nå den andre siden av jordoverflaten omtrent på samme tid.
Hvis et svart hull dukket opp på overflaten med en relativ hastighet på mindre enn 12 km / t, ville det dreie seg om Blue Planet sammen med gravitasjonsområdet. Enkelt sagt er det ødeleggelsen av jordskorpen og mesteparten av dens mantel. Og hvis det er enda enklere, betyr det døden av alt liv på jordens overflate.
Akkresjonsrate og Eddington-grense
Det meste av jordas masse rundt det sorte hullet vil bli mat og bli akkreditert av det. Før du bare faller ned i et svart hull, må imidlertid alt dette materialet miste sin vinkelmoment - og det er grunnen til at det begynner å rotere rundt det og danne en akkresjonsskive.
Dette materialet produserer mye varme, som til slutt vil bli utstrålt. Strålingen har et trykk som vil bremse ytterligere akkresjon. Begge disse effektene balanserer hverandre - dette kalles Eddington-grensen.
Skjønner svart hull i kunstnerens syn
Eddington-grensen setter også en hard grense for graden av akkresjon av et svart hull. En liten akkresjonsskive vil mest sannsynlig ha en temperatur på omtrent seks tusen Kelvin - omtrent den samme som jordens kjerne eller overflaten av Solen.
Noen friksjonsprosesser ville oppstå mellom akkresjonsskiven og jordas masse, som et resultat av at et mikroskopisk svart hull ville sette seg i planetens kjerne.
Døden i et svart hull
Generelt vil det ta fem milliarder år for et så svart hull å svelge jorden. Det ville øke massen på jorden betydelig. Og selvfølgelig ville det øyeblikkelig skape en fullstendig forstyrrelse på planeten, som på få timer ville bli til et ubebodd romstykke med kollapsende skorpe, lava, varme gasser og alt annet.
Livet ville bli umulig, og den høye massen av det sorte hullet kunne ødelegge asteroidebeltet. Dette kan igjen føre til hyppige kollisjoner i solsystemet de neste million årene. Månen ville fortsette å dreie seg om den nye jorda (svart hull), men i en veldig langstrakt elliptisk bane.
Det sorte hullet ville ikke umiddelbart bevege seg til jordens sentrum, men snarere ville det dreie seg om det en stund, men til slutt ville det komme til det. For å forstå hvordan dette mikroskopiske sorte hullet ville vokse i masse, krever komplekse beregninger og simuleringer.
Alt dette kan oppsummeres med ord fra den verdensberømte astrofysiker og vitenskapspopulær Neil DeGrasse Tyson:
Vladimir Guillen