Самая маленькая чёрная дыра во Вселенной

https://medium.com/starts-with-a-bang/the-smallest-black-hole-in-the-universe-e75c4b56e538#.63v3rb32c
  • Перевод
Они обнаружили, что в свете можно нуждаться так же, как в еде.
— Стивен Кинг



Когда вы смотрите вверх и проникаете в глубины ночного неба, вы сразу же вспоминаете о том, что существует целая Вселенная, полная чудес. Но в дополнение к метеорам, планетам, звёздам, туманностям и галактикам, освещающим Вселенную, есть и другие формы материи, полностью невидимые нашему глазу.



И я не говорю про холодный газ и пыль, незаметные в видимом диапазоне. Эти предметы сделаны из тех же строительных кирпичиков – протонов, нейтронов, электронов – что и мы. И хотя они могут и не испускать (и даже не поглощать) видимый свет, если мы будем наблюдать на нужных длинах волн, мы и их увидим.

Когда мы направляем лучшие обсерватории на «тёмные» полосы пыли, расположенные по направлению к центру Галактики, вот что мы видим:



И всё же, даже если мы толкуем про нормальную материю – из которой сделаны звёзды, планеты, газ, пыль, вы и я – всё равно найдутся источники, не испускающие никакого света ни на каких длинах волн. Они и не могут это делать, так как по определению, от них ничто не может убежать.

Я, конечно же, говорю о чёрных дырах.

Мы знаем, что эти объекты существуют, не только теоретически, но и из наблюдений. Просто посмотрев на центральный регион нашей Галактики, мы можем отследить орбиты звёзд и обнаружить, что они перемещаются вокруг центрального объекта, имеющего массу в четыре миллиона солнечных, который, при этом, не испускает света.



На самом деле, в центре большинства галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры, многие из которых в тысячи раз тяжелее монстра в центре Млечного пути. Они представляют крупнейшие из чёрных дыр Вселенной, и формируются, как считается, путём слияния и поглощения миллионов древних трупов мёртвых массивных звёзд.



Конечно, самые яркие и крупные, массивные звёзды, легче увидеть, если посмотреть на молодой звёздный кластер. Можно решить, что из-за того, что они больше других, то и живут они дольше, так как имеют больше запасов горючего, но на самом деле, верно обратное!



Самые массивные звёзды, классов О и В, буквально в десятки тысяч раз ярче, чем Солнце, из-за того, что они сжигают своё топливо в десятки тысяч раз быстрее. И хотя они имеют массу в десятки или сотни раз больше, чем Солнце, они сжигают своё топливо так быстро, что время их жизни может составлять лишь несколько миллионов (или даже несколько сотен тысяч) лет! А когда самые массивные звёзды умирают, они умирают не просто во взрыве сверхновой…



Ядро звезды также коллапсирует, и оставляет за собой либо нейтронную звезду, либо чёрную дыру!

Обычно гравитация работает на сжатие звезды, тянет её внутрь и старается сколлапсировать. Когда ядерный синтез происходит в ядре, давление от его идущего наружу излучения балансирует с гравитационным сжатием и сдерживает звезду. Даже когда ядерный синтез заканчивается, материя остаётся прочной вещью, и атомы неплохо сопротивляются коллапсу. В звезде типа Солнца (или даже в звезде в четыре раза массивнее) по окончанию ядерного синтеза ядро звезды сожмётся до размеров, сопоставимых с земным, но не далее, поскольку атомы дойдут до состояния, после которого они откажутся сжиматься.



Это давление получается из-за того, что квантовым частицам требуется большее усилие для их сжатия, чем способна произвести гравитация Солнца. Но звезда с массой, превышающей 400% массы нашей, превратится в сверхновую, а её центральный регион сколлапсирует, пройдя атомное состояние, и дальше до ядра из чистых нейтронов! Вместо размера Земли нейтронная звезда солнечной массы будет заключена в сферу диаметром в несколько километров.

И хотя в ядре остаётся лишь малая доля исходной звезды, масса нейтронных звёзд колеблется от солнечной аж до троекратной солнечной массы. Но для массы за этим пределом даже нейтроны поддаются силе гравитации, и сжимаются до размеров настолько малых, что свет не может убежать от них. На этом этапе мы переходим от нейтронной звезды к чёрной дыре!



Так какая же из известных чёрных дыр будет минимальной? В данный момент существуют три кандидата, и некоторые из них ближе к победе, чем другие.



IGR J17091-3624: чёрная дыра в двойной системе, которую мы можем обнаружить благодаря сильным звёздным ветрам, создаваемым двойной системой. Вместо того, чтобы падать в чёрную дыру, 95% материи, высасываемой со звезды-компаньона, вылетает в межзвёздное пространство. Это на самом деле чёрная дыра малой массы, но точность измерений даёт нам разброс от 3 до 10 солнечных масс.



GRO J0422+32: ещё одна мерцающая двойная система, расположенная всего в 8000 световых лет от Земли, и оценки её массы очень сильно варьируются. Некоторые команды считают, что это нейтронная звезда с массой всего в 2,2 раза больше солнечных; другие утверждают, что её масса ближе к 4-м солнечным, а ещё одни – к 10 солнечным. Окончательного решения пока нет, но если бы я делал ставки на самую маленькую из известных чёрных дыр, я поставил бы на этого кандидата.



XTE J1650-500: вначале было объявлено, что его масса составляет 3,8 солнечных, но с тех пор оценки изменились до 5 солнечных масс. Эта двойная система испускает рентгеновское излучение из аккреционного диска, и по мере изучения объектов этого класса мы открываем связь между испущенным излучением и массой самой чёрной дыры!

Где бы ни лежала эта граница между нейтронной звездой и чёрной дырой – будь это 2,5 или 2,7, или 3,0, или 3,2 солнечных массы – именно там, как вы могли бы рассуждать, и нужно искать минимальные чёрные дыры. Но существуют ещё три возможности, которые мы можем обнаружить!



1) Слияние нейтронных звёзд! Именно этот процесс приводит к появлению во Вселенной очень тяжёлых элементов, таких, как золото, и происходит он в результате столкновения двух нейтронных звёзд. Нейтронные звёзды встречаются гораздо чаще чёрных дыр, и хотя их столкновения редки, и случаются раз в 10 000 – 100 000 лет в галактике, если вспомнить, что Вселенной уже больше 10 миллиардов лет, и что в ней содержится почти триллион галактик.

Вполне возможно, что при столкновении двух нейтронных звёзд, даже если их масса не пересечёт этот лимит для формирования чёрной дыры, в результате всё равно появится чёрная дыра, с массой меньшей, чем у сформировавшихся после взрыва сверхновой. Так что есть надежда найти чёрную дыру массой чуть больше двух солнечных в нашей Галактике, поскольку она должна была видеть от 100 000 до 1 000 000 таких событий!

Допустим, вас не устроит масса имеющихся в наличии чёрных дыр и вы хотите сделать чёрную дыру ещё меньше. Хорошие новости: вам нужно лишь подождать!



2) Чёрные дыры со временем теряют массу! Поскольку природа Вселенной квантовая, чёрные дыры не являются статичными объектами из-за постоянного появления флюктуаций частица-античастица, происходящих как внутри, так и снаружи, и на горизонте событий чёрной дыры. И хотя это происходит довольно медленно, чёрные дыры испаряются благодаря процессу, известному, как излучение Хокинга.

При этом от чёрных дыр идёт не поток частиц или античастиц, а очень низкоэнергетическое и почти постоянное излучение чёрного тела.



На больших промежутках времени, порядка 1068 или 1069 лет, чёрные дыры наименьших масс испарятся, теряя свою массу поначалу медленно, а затем чрезвычайно быстро, испаряя последние несколько тонн за несколько микросекунд.

Так что, если вы хотите получить чёрные дыры ещё меньшей массы, чем есть сейчас, просто подождите. Ну а если они нужны вам прямо сейчас – у меня для вас плохие новости.



3) Вселенная могла родиться с микроскопическими чёрными дырами, однако не родилась. Идея первобытных чёрных дыр появилась ещё в 1970 годах, и она по-своему гениально. Вселенная когда-то была в горячем, плотном, однородном и быстро расширяющемся состоянии. Если в то время какой-нибудь регион был бы всего на 68% плотнее среднего, он автоматически схлопнулся бы в чёрную дыру, а если бы у вас было много подобных регионов, мы бы получили Вселенную, наполненную микроскопическими чёрными дырами.

Но мы измерили величину флюктуаций плотности в очень ранней Вселенной, и как она изменяется с масштабом – если спускаться с крупнейших масштабов вниз до самых мелких из измеряемых.



Вместо флюктуаций в 68% обычные колебания достигали мощности лишь в 0,003%, чего явно недостаточно для появления Вселенной с хотя бы одной первобытной чёрной дырой. Хуже того, если идти на всё уменьшающиеся масштабы, это становится практически невероятным. Если бы всё было по-другому, Вселенная была бы наполнена ими; но это просто не наша Вселенная.

Такова история мельчайших чёрных дыр во Вселенной, от известных нам до пока не найденных, и до тех, появления которых нужно просто подождать!
Поделиться публикацией
Комментарии 43
    +6
    Опять баянная проблема перевода айтишниками астрономических новостей. Они по понятным причинам переводят «cluster» как «кластер», хотя правильно «скопление».
    Тут конечно не так страшно. Поскольку что такое звездный кластер понять можно. А вот когда СМИ переводят скопление галактик как «галактический кластер» это уже совсем плохо. Потому что достаточно большой процент людей слабо представляет себе что такое галактики. И «галактический кластер» вполне можно понять как какое-то образование внутри какой-нибудь галактики. А скопление галактик понимается однозначно, даже если слабо себе представлять внутреннее устройство и масштабы галактик.
      +2
      правильно «скопление»
      А почему именно так правильнее? Я думал, что это типа как синонимы, так как постоянно встречаю оба таких определения. Вот, для примера, первое попавшееся: wikipedia.org/wiki/Скопление_Персея — по всему тексту чере раз, то «кластер», то «скопление».
        +2
        Это же очевидно тоже перевод айтишниками английского варианта статьи. Если почитать профессиональные статьи там такого нет.
          +2
          Лучшие перлы переводчика:
          «Per X-1 — скопление галактик на 4U 0316+41, обозначающее кластер Персея, Abell 426 и NGC 1275.»
          Что тут написано? Я думаю что хотели написать: «Другие обозначения скопления Персея: Per X-1, Abell 426 и NGC 1275.»
          «Обнаружение рентгеновских выбросов из Per XR-1 произошло во время полета ракеты Aerobee 1 марта 1970 года, источник может быть связан с NGC 1275 (Per A, 3C-84) и было сообщено в 1971 году»
          Переводили в Промте.
          «Если источник NGC 1275, Lx ~ 4 x 1045 эрг/с.[1] более подробные наблюдения со спутника Ухуру подтвердили ранее обнаруженное и связали источник со скоплением Персея»
          Все больше читать не смог.

          Очевидно же что безграмотный перевод. Думаю это еще одно доказательство что переводить «galaxy cluster» как «галактический кластер» безграмотно.
            0
            О, а теперь в статье на вики всё одинаково :)
            Спасибо за вклад!
              0
              Я так чувствую и англоязычный оригинал надо править. Я вот иногда не совсем понимаю что хотели даже в оригинале.
          0
          Согласен.
          0
          Не на тот уровень...
            +1
            И все-таки, что из себя представляет последний момент испарения ЧД? Маленький Большой Взрыв?
              0
              У ядра останется гравитация на уровне нейтронной звезды похоже, непонятно какая часть улетит, какая останется.
                0
                При массе около нейтронной звезды черные дыры должны испаряться все еще очень медленно (процесс займет больше текущего возраста вселенной).
                К тому моменту когда скорость испарения начинает переходить во взрыв остающаяся масса уже совсем маленькая, а размеры ЧД такой массы вообще намного меньше 1 атомного ядра. В результате все должно спокойно разлететься, тем более разлетаться будет со скоростью света (излучение) или очень близко к ней (частицы сверхвысоких энергий).
                0
                Напоминает взрыв антиматерии встретившейся с материей — очень эффективная (хотя и не 100% в отличии от антиматерии) и быстрая конвертация массы в энергию.

                Из того что встречалось и наблюдалось на практике и легко представить ближайшим будет сверхмощный термоядерный взрыв. Хотя масштаб конечно не тот.

                На БВ чем-то тоже похоже, но есть существенная разница — энергии и плотности все-таки не такие запредельные, поэтому многих процессов которые происходили в момент БВ тут не будет. Ну и характер — считается что БВ начался сразу с близких к бесконечности плотностей и энергий/температур, которые потом только спадали. А испаряющаяся ЧД наоборот будет начинать с относительно низких температур и мощностей, которые будут расти по экспоненте и в момент достижения максимума все сразу закончится (т.к. кончится масса ЧД). В этом смысле похоже похоже как раз на замедленный атомный или термоядерный взрыв, где все начинается с совсем небольшой мощности и энергии, но за счет цепной реакции на каждом «шаге» мощность увеличивается не линейно, а на несколько % от предыдущего уровня, поэтому общая мощность растет по экспоненте и в результате получается очень мощный взрыв.
                  0
                  По моему как раз 100%, так как вся масса переходит в изучение.
                    0
                    Там насколько помню теорию при очень высоких температурах ближе к концу жизни ЧД уже не только излучение (фотоны) будет образовываться, но и разнообразные частицы появляться напрямую из энергии. Часть из них будет стабильными — они и заберут какой-то небольшой % именно в виде массы(материи), а не энергии.
                  0
                  Хороший вопрос.
                  На мой взгляд будет просто вспышка со спектром абсолютно черного тела (то есть белая)
                  Возможно в пространство улетит та самая гравитационная волна… Ведь пространство же «распрямится».
                    0
                    Думается, маленькая унылая гамма-вспышка.
                    Но это если не думать о проблеме с исчезающей информацией. Если думать, то неизвестно, как это будет выглядеть.
                      0
                      Интересно какой размер будет у ЧД когда её вес достигнет нескольких тонн.
                        0
                        Такая ЧД будет так же хорошим источником энергии.
                          0
                          Есть даже прожекты коллапсарных звездолётов. Кормим миниатюрную ЧД любой материей, чтобы не взорвалась раньше времени, а она её перерабатывает и излучает. Если подобрать размеры ЧД — то в виде нужных нам частиц, скажем, протонов и антипротонов, которые можно направить в нужную нам сторону магнитным полем.
                            0
                            Именно что прожекты. Для вменяемых уровней мощности ЧД должна быть очень тяжелой — порядка от 100 миллионов до миллиарда тонн. Это для мощностей порядка от сотен МВт до единиц ГВт.
                            Которые придется таскать с собой всегда как «балласт» — снижать ее массу существенно нельзя, т.к. иначе она становится слишком нестабильной. Т.е. полная масса звездолета должна идти минимум на миллиарды тонн, если только одно ядро его «реактора» от 0.1 до 1 миллиарда тонн массой.

                            Ну и «кормить» такую ЧД очень сложно — несмотря на такую массу она будет крошечной по размерам — на уровне протона и других элементарных частиц. Это еще нужно умудриться сверхточно попасть массой в такую крошечную цель. Попутно преодолев чудовищный встречный поток энергии и релятивистских частиц, который она будет постоянно во все стороны излучать. Т.е. кормить ее придется очень узким лучом из ускорителя частиц, разгоняя их до скорости близкой к скорости света — и все-равно большая часть будет пролетать мимо и только небольшая поглощаться ЧД.

                            В общем когда дело дойдет до строительства «Звезды Смерти» (с) есть неплохая идея какие реакторы на нее ставить вместо устаревших к тому времени термоядерных :)
                              0
                              Кормить проще всего будет нейтринами, чтобы не было проблем с проникновением сквозь излучение ЧД.
                                0
                                Осталось придумать как фокусировать нейтринный пучок который практически ни с чем не взаимодействует в крошечную точку малой ЧД.
                                Хотя это технические детали — пусть у инженеров будущего голова об этом болит. Большая проблема, что у нейтрино основная часть массы-энергии находится в форме энергии — массы покоя у них мизерные — минимум в миллиард раз меньше протона/нейтрона. Получается будем кормить ЧД практически чистой энергией, чтобы получить от нее энергию излучения (притом лишь чуточку больше чем скормили — на массу покоя нейтрино)? Тут что-то явно не так — зачем ЧД если у нас и так уже энергия? ЧД нужна лишь как конвертер массы в энергию. И это уже не техническая/инженерная проблема, а фундаментальная.

                                Так что если уж фантастические звездолеты придумывать, то я ставлю на темную материю — отличный кандидат на кормежку портативных ЧД. Через электромагнитные и ядерные силы не взаимодействует, так что встречный мощный поток излучения от ЧД ей мешать в нее падать не будет так же как не мешает нейтрино. Зато судя по текущим моделям у них массы большие, а скорости(энергии) маленькие — как раз то что нужно. Да и само «топливо» (масса) везде в космосе почти в неограниченном количестве присутствует — по крайней мере внутри галактики и в их окрестностях, так что его даже не обязательно с собой возить. Правда с низкой плотностью. Так что осталось «всего лишь» придумать какую-то воронку/уловитель, чтобы пролетая собирать ТМ с большой площади и отправлять в ЧД-реактор.
                            0
                            интересно бы прикинуть размер что бы давало мощность скажем порядка несколько гигаватт, остаётся как то удержать и аккуратно подкармливать
                            0
                            Порядка 10-24 — 10-23 метра. Т.е. намного меньше 1 протона или нейтрона из атомного ядра.

                            Формула очень простая если заранее все константы подставить, а не расписывать отдельно:
                            Радиус ЧД (в метрах) равен ее массе (в килограммах) умножить на 1.5*10-27м, диаметр соответсенно ~3*10-27м
                            0
                            Обычный тепловой взрыв, хотя и очень мощный.
                            Самое интересное тут — остаётся ли после этого огарок, некая «элементарная ЧД»?
                            Горизонт ЧД сжимается, это понятно. Но сжимается ли он до конца? И что тогда происходит с сингулярностью в центре?
                            Единого мнения по этому вопросу у физиков пока нет…
                              0
                              Прежде всего, «Большой взрыв» это не очень-то взрыв. Просто не совсем удачный перевод, но вполне закрепившийся термин в русскм языке. Более дословный перевод «Большой хлопок», являющийся в некоторой степени аллегорией, более точен. То что было в начале, во всяком случае на сколько это понятно на данный момент развития науки, не было взрывом, особенно инфляционная часть этого явления.

                              Если коротко ответить на ваш вопрос: «Маленький Большой Взрыв?»
                              Нет — совсем не так.
                              0
                              Еще было бы интересно обсудить потенциальную возможность создания искусственных микроскопических черных дыр в разного рода коллайдерах (вероятно будущих, т.к. у современных вряд ли хватит энергии?).
                                0
                                В ближайшем будещем не хватит. До планковской массы нам очень очень далеко. Кто-то расчитывал размер такого ускорителя. Экватор Земли недостаточен, на сколько я помню.
                                0
                                … И всё равно я не хочу признавать себя жалкой букашкой в этом мире. Надежда, что мы обуздаем все эти ужасы, хоть и такая же маленькая, но бессмертная. Вера в интеллект и науку будущего =)
                                  0
                                  Давно интересовали 2 вопроса, связанные с ЧД:
                                  1. ЧД настолько тяжелая, что притягивает все, даже фотоны. Но ведь у фотонов нету массы. Как тогда ЧД воздействует на них, не давая улететь дальше горизонта событий?
                                  2. Если ЧД испаряется, а само ее существование зависит от массы, то возможен ли вариант, когда ЧД испарит достаточно своей массы, чтобы вернуться обратно к состоянию нейтронной звезды?
                                    0
                                    1. Фотон не имеет массы покоя. В то же время безмассовые частицы никогда не могут находится в покое и имеют m=p/c, а p=h/L.
                                    2. Нет. Она испарится сразу во вспышку.
                                      0
                                      Я не настолько хорошо знаю физику, объясните, пожалуйста, что за величины р, h и L
                                        0
                                        p — импульс, h — постоянная Планка, L (вообще должна быть «лямбда») длинна волны света.
                                        Но вообще суть была в том что масса не нулевая раз есть целая формула.
                                      0
                                      В ОТО гравитация одинаково действует как на энергию так и на массу. (да и вообще масса и энергия эквивалентны). У фотона нет массы, но есть энергия — поэтому он точно так же притягивается. И вероятно сам может притягивать к себе любые другие обладающие массой и/или энергией — только это на практике не проверить, т.к. слишком слабое влияние будет.
                                        0
                                        Могу точно ответить на первый вопрос.
                                        У фотонов действительно нет массы. Но суть притяжения в искривлении пространства, а ЧД искривляет это пространство до бесконечности в центральной точке (Сингулярность). Поэтому фотоны не притягиваются к ЧД, а следуют по пути искривления пространства внутрь её. Если представить ЧД в виде воронки (как часто иллюстрируют для упрощения понимания), то луч, движущийся по линии прямо, будет искривляться — чем ближе к краю воронки, тем сильнее. «Пролетая» на определённом расстоянии до воронки он уже не сможет выйти обратно, а «закрутится» по спиральной орбите искривлённого пространства и «упадёт» в ЧД. На youtube можно найти визуализацию действия гравитации на безмассовые частицы.
                                        Что касается второго вопроса — я сам до конца не могу понять, как «испаряются» ЧД. Все виртуальные частицы, рождённые за пределами горизонта событий к ЧД не относятся и не могут «нести ответственность» за её массу. Если такие пары рождаются за горизонтом событий, то они там и остаются. Остаётся рождение на самой границе, т.е. непосредственно на горизонте событий. В этом случае, если частица рождается на границе — я не представляю какой энергией она должна обладать при рождении, чтобы иметь возможность покинуть «окрестности» ЧД. Опять же, само понятие «Горизонт событий» обозначает ту границу, за пределы которой ничто не выходит, т.е. если частица смогла выйти, то она вышла уже не с горизонта событий, т.к. его по определению невозможно покинуть. Опять же, указанные частицы рождаются из энергии вакуума, насколько я помню, т.е. если что-то и уменьшается, то именно энергия вакуума, а не масса ЧД. Если они взаимосвязаны — я пока не читал о таком. Да и есть впечатление, что энергия вакуума вообще не связана с массой, гравитацией и энергией, которую мы можем измерить. Может быть кто-то и объяснит, как правильно «работает» излучение Хокинга, но я пока не вижу возможности его существования. В общем, в этом отношении у нас имеются только теории, без хоть каких-либо доказательств.
                                          0
                                          Если пары частиц при рождении не являются бесконечно малой точкой в которой сжаты обе частицы пары одновременно, а имеют хоть какие-то пусть и очень малые, но конечные размеры, то возможна ситуация когда одна частица из пары при рождении оказывается под горизонтом, а одна над горизонтом.

                                          Кстати такой механизм легко бы объяснил почему с уменьшением размера ЧД резко растет интенсивность этого излучения:
                                          — чем крупнее ЧД тем меньше около ее горизонта градиент гравитации. Поэтому частица родившаяся прямо над ним скорее всего упадет обратно в ЧД, если только она не движется ну очень близко к скорости света или непосредственно со скоростью света. Поэтому у крупных ЧД излучаются только фотоны (со скоростью света) и только больших длинн волн.
                                          — чем меньше становится ЧД, тем выше градиент гравитации. И при том же расстоянии от горизонта (которое скорее всего от размера ЧД не зависит и определяется законами квантовой механики) нужна меньшая энергия и скорость, чтобы была возможность от ЧД «убежать». Поэтому со снижением массы ЧД и кол-во излучаемых частиц растет и в их спектре начиная с какого-то этапа появляются уже не только фотоны, но и частицы с ненулевой массой покоя — которые в момент рождения движутся медленнее скорости света и от крупной ЧД убежать не смогли бы.

                                          Да рождаются они из энергии вакуума. Но энергия вакуума не может уменьшаться, эти виртуальные частицы берут энергию у вакуума как бы «взаймы» на крайне короткое время. И чем больше масса(энергия) частиц — тем на меньшее время это возможно. В результате чем больше масса виртуальных частиц — тем меньше максимальное расстояние на котором возможно взаимодействие через обмен этими виртуальными частицами. После чего энергия как бы возвращается вакууму обратно в точно таком же количестве.

                                          Чтобы частицы из виртуальных стали реальными — что-то должно «компенсировать» эту энергию из другого источника. Например фотон достаточно большой энергии попав в такую пару из виртуальных вакуумных позитрона и электрона может отдать им свою энергию, и тогда появятся уже настоящие позитрон и электрон, а фотон исчезнет.
                                          Ну вот в случае испарения ЧД — это что-то компенсирующее потерю энергии вакуума из-за того, что пара оказалась разделена горизонтом и не смогла «вернуть» энергию — это сама ЧД. Из-за чего должна уменьшаться ее масса.
                                          0
                                          А меня еще интересует вопрос, как ЧД может испаряться, если пара частица-античастица будет с 50% вероятностью пополнять ЧД как античастицами, так и частицами? В среднем, ЧД будет стабильной, разве не так?
                                            0
                                            Ну если упрощенно, то частица и античастица рождаются не просто так и из энергии черной дыры (E=mc^2). Допустим из энергии получилось 2 единицы массы (1 единица на частицу и одна на античастицу) античастица улетела в космос частица упала обратно в дыру. Итог масса черной дыры уменьшилась на эту самую одну единицу.
                                              0
                                              Почему из энергии ЧД? Эти виртуальные пары рождаются в любом месте пространства и наличие там массы не обязательно. Так что рождённые частицы к массе ЧД отношения не имеют (особенно, если учесть, что вся масса ЧД сконцентрирована в точке, далеко от горизонта событий). Опять же, это ж какой энергией при рождении должна обладать частица, чтобы покинуть непосредственно горизонт событий (так как родиться такая пара, которая теоретически может влиять на массу ЧД, как я писал выше, может только на самой границе горизонта событий). Пусть даже такая частица родилась. Как правильно заметил выше Deymos, ничто не мешает такой же паре родиться рядом с горизонтом (т.е., не из массы ЧД) и при этом одну затянет, а вторая улетит — тем самым масса (энергия) ЧД пополнится на одну частицу.
                                                0
                                                Строго говоря, в момент, когда виртуальная пара частиц становится реальной, они получают энергию из полей вакуума. Мы пока умеем в такие трюки при помощи мощных электрических полей, но в случае ЧД это будет гравитационное поле. И вот энергия гравитационного поля как раз таки уменьшается, когда одна из частиц улетает. А именно энергия этого поля и отвечает за радиус горизонта событий.
                                                  0
                                                  Спасибо. В целом всё стало понятнее.
                                          0
                                          Судя по статье, сейчас небольшие черные дыры находят только благодаря взаимодействию с соседними звездами. А сколько таких огарков звезд раскидано по Галактике, возможно даже с остатками планетарных систем, но которые никак не обнаруживают себя через наши телескопы. Среди них вполне возможно есть еще меньшего размера чем описанные.
                                            0
                                            60% звезд как раз входят в разного рода группы. Так что одиночных черных дыр из остатков звезд не так много как кажется. Но их тоже можно найти с помощью гравитационного микролинзирования. В школе даже программу визуализации этого эффекта писал… лет 20 назад.

                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                          Самое читаемое