Quando i buchi neri diventano instabili?

Ci sono diversi modi per creare un buco nero, dal collasso del nucleo di una supernova prima della fusione stelle di neutroni con il crollo di un enorme numero di sostanze. Se si prende il limite inferiore, i buchi neri possono avere 2,5 — 3 la massa del Sole, ma al limite superiore di buchi neri supermassicci possono superare la massa di 10 miliardi di solari. Essi, di solito, si trovano al centro delle galassie. Quanto sono stabili? Quale buco nero si esaurisce la prima: grande e vorace o piccolo?

Se Esiste una dimensione critica per la stabilità di un buco nero? Un buco nero di massa 10¹² chili può essere stabile paio di miliardi di anni. Ma il buco nero in un intervallo di massa 10⁵ può esplodere al secondo e sicuramente non sarà stabile. Dove passa la via di mezzo, in cui l'afflusso di materia sarà pari radiazione di Hawking?

la Stabilità dei buchi neri

La Prima cosa che serve per iniziare, è la stabilità più di un buco nero. Da qualsiasi altro oggetto nell'Universo, astrofisica notevole o altro, ci sono forze che tengono insieme contro l'Universo, che sta cercando di rompere. L'atomo di idrogeno è un forte struttura; l'unico uv fotone può distruggerla, ионизировав elettrone. Per la distruzione del nucleo atomico bisogno di più высокоэнергетическая particella di tipo spaziale del fascio accelerato del protone o gamma-radiazioni del fotone.

Ma le grandi strutture come pianeti, stelle o anche di galassie, le forze gravitazionali, che tengono loro, sono enormi. Come regola generale, per la rottura di questa megastruttura alieno bisogno di alcun tipo di reazione di fusione, o incredibilmente forte impatto gravità dall'esterno — ad esempio, dal passaggio di una stella, di un buco nero o di una galassia.

In caso di buchi neri, tuttavia, non è così. La massa del buco nero, invece di essere distribuiti in volume, compresso in una singolarità. Non rotante di un buco nero è un punto zero dimensionalità. Io rotazione di un buco nero non è molto meglio: infinitamente sottile, unidimensionale anello.

Inoltre, tutti i contenuti di massa-energia in un buco nero si trova all'interno dell'orizzonte degli eventi. I buchi neri sono gli unici oggetti dell'Universo, che è l'orizzonte degli eventi: il confine, rompendo il che è impossibile tornare indietro. Nessuna accelerazione, e quindi non c'è potere non sarà in grado di tirare fuori la materia, la massa o di energia dall'orizzonte degli eventi al di là di esso.

Questo può significare che i buchi neri, сформировавшись in qualsiasi modo possibile, possono solo crescere e non sarà mai distrutto. E crescono, inesorabilmente e senza sosta. Stiamo vedendo tutti i fenomeni dell'Universo, come:

• quasar;
• блазары;
• nuclei attivi di galassie;
• микроквазары;
• stelle, non emettono alcuna luce;
• raggi x e радиовсплески dei centri galattici;

Che ci portano a buchi neri. Definendo la loro massa, stiamo cercando di imparare e dimensioni fisiche di loro orizzonti degli eventi. Tutto quello che si trova ad affrontare con esso, attraversa o addirittura tocca, inevitabilmente cadrà dentro. E poi, grazie alla conservazione di energia, aumentare la massa del buco nero.

Questo processo si verifica con ogni buco nero, noto a noi. Il materiale delle altre stelle, polvere spazio interstellare sostanza, nubi di gas, anche le radiazioni e i neutrini, i restanti dal Big Bang — il tutto viene inviato lì. Qualsiasi materia, di fronte a un buco nero, aumenta la sua massa. La crescita dei buchi neri dipende dalla densità di materia e di energia che circondano il buco nero; il mostro al centro della nostra via Lattea cresce a velocità 1 massa solare in 3000 anni; un buco nero al centro della galassia Sombrero cresce a velocità 1 massa solare in 20 anni.

Il più grande e più pesante il buco nero, in media, più velocemente si cresce, a seconda della datazione del materiale. Con il tempo il suo tasso di crescita sta rallentando, ma perché l'Universo totale di circa 13,8 miliardi di anni, i buchi neri crescono bene.

D'altra parte, i buchi neri non solo crescere con il passare del tempo; c'è anche il loro processo di evaporazione: radiazione di Hawking. Ciò è dovuto al fatto che lo spazio altamente è curvo vicino all'orizzonte degli eventi, ma raddrizza quando si rimuove. Se essere a grande distanza, si può vedere un leggero emessa da da curva con l'orizzonte degli eventi, legati al fatto che il vuoto quantistico ha proprietà diverse in diverse curve regioni dello spazio.

Il risultato Finale è che i buchi neri emettono radiazione termica di un corpo nero (principalmente sotto forma di fotoni) in tutte le direzioni intorno a sé, in un volume di spazio, che è fondamentalmente conclude circa dieci raggi di Schwarzschild nella posizione di un buco nero. E può sembrare strano, ma meno di un buco nero, più velocemente si evapora.

La Radiazione di Hawking — incredibilmente lento processo in cui un buco nero con la massa del nostro Sole evapora attraverso 10⁶⁴ anni; un buco al centro della nostra via Lattea — 10⁸⁷ anni, e le più massicce dell'Universo — 10¹⁰⁰ anni. Per calcolare il tempo di evaporazione di un buco nero semplice formula, è necessario prendere il lasso di tempo del nostro Sole e moltiplicare per (la massa del buco nero/massa del Sole)³.

Da ciò consegue che un buco nero con una massa di Terra vivrà 10⁴⁷ anni; un buco nero con una massa Grande piramide di Giza (6 milioni di tonnellate) — circa un migliaio di anni; con una massa di Empire State Building — circa un mese; con il peso di una persona normale — ps. Meno peso, più veloce evaporazione di un buco nero.

Per Quanto ne sappiamo, potrebbe contenere buchi neri inimmaginabile di diverse dimensioni. Se fossepieno di luce buchi neri — fino a un miliardo di tonnellate — sono tutti se ne andra ad oggi Non ci sono dati che ci sono un buco nero con una massa tra queste facili e quelli che sono nati nel processo di fusione stelle di neutroni — in teoria, hanno un sacco di 2,5 solari. Al di sopra di questi limiti raggi x gli studi indicano l'esistenza di buchi neri nell'intervallo 10-20 masse solari; LIGO ha mostrato un buco nero da 8 a 62 masse solari; inoltre trovano i buchi neri supermassicci in tutto l'Universo.

Oggi esistenti i buchi neri compongono la materia più veloce di perdere a causa della radiazione di Hawking. Un buco nero di massa solare perde circa 10^-28 J di energia ogni secondo. Ma se si considera che:

• anche un fotone della radiazione di fondo di un milione di volte più energia;
• 411 tali fotoni per centimetro cubo di spazio a sinistra dopo il Big Bang;
• si muovono alla velocità della luce, a fronte di 10 miliardi di volte al secondo in ogni centimetro cubo;

Anche isolata buco nero in profondità nello spazio intergalattico attendere l'Universo non cresca fino a 10²⁰ anni, un miliardo di volte di più della sua attuale età — prima che la velocità di crescita di un buco nero scenderà al di sotto del tasso di radiazione di Hawking.

Ma facciamo un gioco. Supponiamo che si vive nello spazio intergalattico, lontano dalla materia ordinaria e materia oscura, lontana da tutti i raggi cosmici radiazione stellare e neutrini, e vi sono rimasti solo i fotoni dal Big Bang, con il quale si può parlare. Quanto deve essere grande il buco nero, per velocità di evaporazione (radiazione di Hawking) e assorbimento di fotoni tuo buco nero (la crescita) hanno sistemato l'un l'altro?

La Risposta si ottiene in zona 10²³ kg, cioè circa la massa del pianeta Mercurio. Se Mercurio è stato un buco nero, sarebbe stato mezzo millimetro di diametro e animata dallo spirito di circa 100 miliardi di volte più veloce di un buco nero di massa solare. E ' con questo peso nel nostro Universo buco nero assorbe sarebbe tanto di radiazione a microonde, quanto perso nel processo di radiazione di Hawking.

Ma se avete bisogno di una realistica di un buco nero, non sarà in grado di isolarla dal resto della materia nell'Universo. I buchi neri, anche di essere gettati fuori dalle galassie, ancora volare attraverso intergalattico ambiente, scontrandosi con i raggi cosmici, la luce delle stelle, i neutrini, materia oscura e tutti i tipi di particelle massicce e senza massa. Cosmica di fondo a microonde impossibile evitare, ovunque si vada. I buchi neri assorbono costantemente la materia e l'energia e si sviluppano in massa e dimensioni. Sì, sono anche irradiano energia, ma per tutti quelli esistenti nel nostro Universo, i buchi neri hanno cominciato a scarseggiare più veloce di crescere, deve passare circa 100 quintilioni d'anni.

E sul finale l'evaporazione andrà ancora di più.

I buchi Neri sopravvivono tutti, d'accordo? Dì nel nostro