Explosiones de agujeros negros.

Estaba recorriendo YouTube y observé este video producido de forma agradable . En él, al describir el comportamiento de un agujero negro con la masa de un níquel estadounidense, el narrador dice: "Sus 5 gramos de masa se convertirán en 450 terajulios de energía, lo que conducirá a una explosión aproximadamente tres veces mayor que el bombas lanzadas sobre Hiroshima y Nagasaki combinadas ".

De todas las cosas divertidas ilustradas allí, esa fue aquella cuya pretensión no entendí. ¿Los agujeros negros explotan después de haber irradiado toda su masa? ¿O la "explosión" vendría simplemente del ritmo rápido al que el agujero negro consumiría materia cercana?

El Google que he hecho hasta ahora no ha proporcionado una respuesta firme. Lo más cerca que he llegado es de la página de Wikipedia sobre Hawking Radiation , que dice: "Para un agujero negro de una masa solar, tenemos un tiempo de evaporación de 2.098 × 10 ^ 67 años, mucho más que la edad actual del universo a 13.799 ± 0.021 x 10 ^ 9 años. Pero para un agujero negro de 10 ^ 11 kg, el tiempo de evaporación es de 2.667 mil millones de años. Es por eso que algunos astrónomos están buscando signos de la explosión de agujeros negros primordiales ".

Algunos otros sitios web se refieren a la última "explosión" del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea hace unos 2 millones de años, pero ¿es esa la misma mecánica mencionada en la página de Wikipedia? ¿O el video de YouTube, para el caso?

Gracias por adelantado. =)

black-hole explosion

— musasabi
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Para ser claros, la "explosión" del agujero negro supermasivo es algo diferente. Son chorros de energía de la materia que cae. No es el verdadero agujero negro explotando, pero la materia a medida que entra en espiral, se calienta mucho y libera energía antes de que caiga dentro del agujero negro.

— userLTK

Correcto, es por eso que pensé que el video probablemente no se refería a la "fricción" más o menos del material que se consume.

— musasabi

Respuestas:

De lo que habla este video es de la Radiación de Hawking, como lo ha vinculado. La Radiación de Hawking es una forma hipotética propuesta (de ninguna manera verificada o probada) para que un agujero negro irradie su energía al espacio. La idea básica es que un agujero negro no es más que masa / energía comprimida hasta un punto infinitesimal, que irradia su energía al espacio con el tiempo. Para los agujeros negros grandes (como la masa solar o más grande), este proceso de radiación es pequeño y el tiempo que se tarda en filtrar toda la energía del agujero negro al espacio (y, por lo tanto, para que el agujero negro se "evapore") es extremadamente largo. Sin embargo, para los pequeños agujeros negros, el tiempo para irradiar toda la energía del agujero negro es extremadamente corto.

$m$

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

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

$m = 5\:\mathrm{g}=0.005\:\mathrm{kg}$ $t_{\text{ev}} \simeq 4\times10^{-19}\:\mathrm{s}$ $10^{-19}\:\mathrm{s}$

E = m c^{2}

$E=mc^2$

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

En resumen, los cálculos hipotéticos (ni siquiera la teoría en este punto) sugieren que un pequeño agujero negro con la masa de un níquel explotaría inmediatamente en una gran cantidad de energía. Si tal agujero negro puede formarse, o si tal evaporación podría / podría ocurrir, todavía se debate mucho y, en última instancia, se desconoce en este momento.

— céfiro
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Esta fue una respuesta brillantemente sucinta y completa. ¡Gracias! Además, error tipográfico corregido. =)

— musasabi

@musasabi En realidad, la radiación de Hawking puede no ser tan hipotética. Esto solo en (francés) : un investigador en Technion en Israel logró producir una versión "sónica" de un agujero negro en un condensado de Bose-Einstein y mostró ondas que actuaban como radiación de Hawking, y se comportaron como se esperaba, incluyendo la exhibición cuántica. efectos

— Iwillnotexist Idonotexist

@IwillnotexistIdonotexist Eso es ciertamente un paralelo interesante. Tengo que preguntarme si un agujero negro "sónico" está lo suficientemente cerca de un agujero negro real como para que la "radiación" observada sea el resultado de la misma física. Interesante no obstante. ¡Gracias por compartir!

— zephyr

Para el registro, el tiempo de evaporación es una cantidad estadística. Es el valor esperado de un proceso aleatorio. En principio, existe una probabilidad distinta de cero de que un agujero negro tan pequeño pueda vivir durante miles de millones de años. Si un gran número de ellos se hicieron en el universo temprano, entonces podríamos esperar estadísticamente que habrá "explosiones" en curso ya que finalmente dejan de ganar la lotería de supervivencia. Los intentos de detectar tales eventos no han tenido éxito, que yo sepa.

— zibadawa timmy

-1

Ningún agujero negro puede explotar, sin importar el tamaño. Puede irradiar energía fuera de su horizonte de sucesos, pero una "explosión" adecuada de energía desde el agujero negro en sí tendría que superar la velocidad de la luz, que actualmente no es posible.

Además, si un objeto tiene la masa de un níquel, no es un agujero negro. Más específicamente, su horizonte de eventos es lo suficientemente pequeño como para caber dentro de su propia área de superficie, lo cual es cierto para todos los objetos masivos que no son agujeros negros. De hecho, el horizonte de eventos de algo con la masa de un níquel es literalmente inconmensurablemente pequeño (aunque NO inexistente). Los níquel (y otros objetos de masa similar) no tienen suficiente gravedad para formar un agujero negro. Sospecho que tal vez estás confundiendo "masa" con "tamaño" ...?

Sin embargo, si existiera un proceso que pudiera convertir la masa de un níquel en la energía que incorpora (por E = mc ^ 2), entonces sí, sería una enorme cantidad de energía. El único proceso de este tipo que se sabe es que un objeto con la mitad de la masa de un níquel interactúe (toque) un objeto antimateria con la mitad de la masa de un níquel. La masa combinada de los 2 objetos totalizaría la masa del níquel y liberaría la cantidad apropiada de energía pura sin restos de masa.

— Malf
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Si existe radiación de Hawking, los agujeros negros pueden liberar energía, pueden "explotar". Si bien no existe un mecanismo conocido para formar un agujero negro con la masa de un níquel, no hay razón para que dicho agujero negro no pueda existir. Las fluctuaciones en el espacio-tiempo en el universo muy temprano podrían haber producido pequeños agujeros negros.

— James K

"su horizonte de eventos es lo suficientemente pequeño como para caber dentro de su propia área de superficie" - dime, ¿cómo se define el área de superficie de un agujero negro?

— user253751

¿Pensé que el horizonte de eventos es el área de la superficie del agujero negro?

— Anomalía virtual

A pesar del tiempo que llevaría evaporarse incluso un agujero negro de masa solar, me parece que no se evaporaría en una materia lineal. A medida que el agujero negro se vuelve menos masivo, se evaporaría más rápido, hasta llegar a un agujero del tamaño de una moneda de cinco centavos, que luego se evaporaría lo suficientemente rápido como para considerarse una explosión.

— Howard Miller

@JamesK "Si bien no hay un mecanismo conocido para formar un agujero negro con la masa de un níquel ..." Bueno, si los agujeros negros se evaporan, cualquier agujero negro con una masa mayor que un níquel se convertirá en un todo negro con el masa de una moneda en algún momento :)

— Jason Goemaat