ブラックホールの爆発

私はYouTubeを飛び回っていて、この楽しく制作されたビデオを見ました。その中で、米国のニッケルの質量でブラックホールの挙動を説明するとき、ナレーターは次のように述べています。広島と長崎に爆弾が落とされました。」

そこに描かれているすべての楽しいことのうち、それは私が理解できなかったふりをしたものでした。ブラックホールは、質量をすべて放射した後に爆発しますか？それとも、「爆発」は、ブラックホールが近くの物質を消費する急速なペースから生じるのでしょうか。

これまでに行ったグーグルでは、確固たる答えは得られませんでした。一番近いのは、Hawking Radiationの Wikipediaページからです。「1つの太陽質量のブラックホールの場合、蒸発時間は2.098×10 ^ 67年になり、宇宙の現在の年齢よりもはるかに長くなります。 13.799±0.021 x 10 ^ 9年。ただし、10 ^ 11 kgのブラックホールの場合、蒸発時間は26億6700万年です。これが、一部の天文学者が原始ブラックホールの爆発の兆候を探している理由です。

他のいくつかのウェブサイトは、約200万年前の天の川の超巨大ブラックホールの最後の「爆発」について言及していますが、それはウィキペディアのページで言及された同じメカニズムですか？それとも、YouTubeビデオですか？

前もって感謝します。=）

black-hole explosion

— むささび
ソース

超大質量ブラックホールの「爆発」を明確にするためだけに、別の何かがあります。それは落下する物質からのエネルギーの噴出です。それは実際に爆発するブラックホールではありませんが、渦巻くと非常に熱くなり、ブラックホール内に落ちる前にエネルギーを放出します。

— userLTK

そう、だからこそ、ビデオは消費されている素材の「摩擦」などを指しているのではないかと思いました。

— むささび

回答:

あなたがリンクしているように、このビデオが話しているのはホーキング放射です。ホーキング放射は、ブラックホールがそのエネルギーを宇宙に放射するための提案された（検証または証明された方法ではない）方法です。基本的な考え方は、ブラックホールは無限のポイントに圧縮された質量/エネルギーに他ならないということです。大きなブラックホール（太陽質量以上など）の場合、この放射プロセスは小さく、ブラックホールのすべてのエネルギーを宇宙に漏らす（したがって、ブラックホールが「蒸発」する）のにかかる時間は非常に長くなります。しかし、小さなブラックホールの場合、すべてのブラックホールのエネルギーを放射する時間は非常に短いです。

質量ブラックホールが蒸発する（そしてすべての質量/エネルギーを放出する）のにかかる時間は、次の方程式で計算できます。 $m$

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

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

以下のため、あなたが得る $m = 5\:\mathrm{g}=0.005\:\mathrm{kg}$ 。つまり、このわずかな時間で、ブラックホールはその質量/エネルギーをすべて放射し、完全に蒸発します。しかし、5 gの質量のすべてのエネルギーの出力は膨大な出力です。 450テラジュールのエネルギーを出す $t_{\text{ev}} \simeq 4\times10^{-19}\:\mathrm{s}$ $10^{-19}\:\mathrm{s}$ は基本的に単なる爆発です。有名な方程式から総エネルギー出力を決定できます

E = m c^{2}

$E=mc^2$

差し込むだけおよび $m = 0.005\:\mathrm{kg}$ とが得られます $c = 3\times 10^8\:\mathrm{m/s}$ $E=4.5\times 10^{14}\:\mathrm{J} = 450\:\mathrm{Terajoules}$

要するに、仮想計算（この時点では理論でさえない）は、ニッケルの質量を持つ小さなブラックホールが大量のエネルギーですぐに爆発することを示唆しています。そのようなブラックホールが形成できるかどうか、またはそのような蒸発が発生する/発生する可能性があるかどうかは、まだ非常に議論されており、最終的には不明です。

— ゼファー
ソース

これは見事に簡潔で完全な答えでした。ありがとうございました！また、タイプミスを修正しました。=）

— ムササビ

@musasabi実際、ホーキング放射はそれほど仮説的ではないかもしれません。ちょうど（フランス語）：イスラエルのテクニオンの研究者は、ボーズ・アインシュタイン凝縮体にブラックホールの「ソニック」バージョンを生成し、ホーキング放射として作用する波を示し、量子を含むなど、期待どおりに動作しましたエフェクト。

— Iwillnotexist Idonotexist

@IwillnotexistIdonotexistそれは確かに興味深い類似点です。観測された「放射」が同じ物理学の結果であるように、「ソニック」ブラックホールが実際のブラックホールに十分近いかどうか疑問に思う必要があります。それにもかかわらず興味深い。共有してくれてありがとう！

— ゼファー

記録では、蒸発時間は統計量です。ランダムプロセスの期待値です。原則として、そのような小さなブラックホールは何十億年も生き続ける可能性がゼロではありません。初期の宇宙でそれらの膨大な数が作られた場合、サバイバル宝くじの当選をやめ、進行中の「爆発」があると統計的に予想するかもしれません。私の知る限り、このようなイベントを検出する試みは成功していません。

— ティミーzibadawa

-1

ブラックホールは、サイズに関係なく爆発することはありません。イベントの水平線の外側にエネルギーを放射できますが、ブラックホール自体からのエネルギーの適切な「爆発」は、現在不可能な光速を超える必要があります。

また、物体にニッケルの質量がある場合、それはブラックホールではありません。より具体的には、イベントホライズンは自身の表面積内に収まるほど小さく、ブラックホールではないすべての大規模なオブジェクトに当てはまります。実際、ニッケルの質量を持つ何かの事象の地平線は、文字通り計り知れないほど小さい（存在しないわけではないが）。ニッケル（および同様の質量の他のオブジェクト）には、ブラックホールを形成するのに十分な重力がありません。おそらく「質量」と「サイズ」を混同しているのではないかと思うのですが…？

ただし、ニッケルの質量を具体化するエネルギーに変換できるプロセスが存在する場合（E = mc ^ 2あたり）、そう、それは途方もない量のエネルギーになります。存在することが知られている唯一のそのようなプロセスは、ニッケルの半分の質量を持つ物体が、ニッケルの半分の質量を持つ反物質物体と相互作用（タッチ）することです。2つのオブジェクトの合計質量はニッケルの質量を合計し、質量の残りなしで適切な量の純粋なエネルギーを放出します。

— マルフ
ソース

ホーキング放射が存在する場合、ブラックホールはエネルギーを放出し、「爆発」する可能性があります。ニッケルの質量でブラックホールを形成するメカニズムは知られていないが、そのようなブラックホールが存在できなかった理由はない。非常に初期の宇宙における時空の変動は、小さなブラックホールを生成した可能性があります。

— ジェームズK

「そのイベントホライズンは、自身の表面積内に収まるほど小さい」-ブラックホールの表面積はどのように定義されているのか教えてください。

— user253751

イベントの地平線はブラックホールの表面積だと思っていただろうか？

— 仮想異常

太陽質量のブラックホールでさえ蒸発するのに時間がかかるにもかかわらず、線形物質では蒸発しないように思えます。ブラックホールの質量が小さくなると、ニッケルサイズのホールに達するまでより速く蒸発し、その後爆発と見なされるほど速く蒸発します。

— ハワードミラー

@JamesK「ニッケルの質量でブラックホールを形成する既知のメカニズムはありませんが...」まあ、ブラックホールが蒸発した場合、ニッケルよりも大きな質量のブラックホールはブラックホールになります。ある時点でのニッケルの塊:)

— ジェイソンゴーマート