Soru:
Benzer bir ilkel kara delikle çarpışmak dünyaya ne kadar zarar verir?
joseph.hainline
2019-10-11 02:24:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Gezegen 9'un belki de ilkel bir kara delik (PBH) olduğu hakkındaki tüm bu konuşmalar, PBH'nin dünya ile çarpışmasının gerçekten ne kadar tehlikeli olacağını merak etmeme neden oldu.

Spesifik olarak, eğer dünya 1 dünya kütlesine sahip bir PBH ile çarpışırsa ve birbirlerinin yörüngesine girmeyecek kadar hızlı giderse ne olur?

Düzenleme: Bir kağıttan Küçük kara deliğin Dünya'nın içinden geçişi tespit edilebilir mi? sorusu, yaklaşık olarak proton hacmi ve dağ kütlesi büyüklüğündeki bir PBH için yapılan analizdir

" Jeolojik zaman boyunca tanınabilir kalması gereken, ışınımla çok zarar görmüş materyalden oluşan uzun tüp. "

ancak başka türlü tespit edilmesi oldukça zordur.

PBH, dünyanın kütlesi ve büyük bir mermerin hacmi olsaydı ne değişirdi? İşlerin gerçekten karışması için ne kadar yavaş gitmesi gerekirdi?

Gelgit etkileri ve Dünya kütlesinin bir kısmının yeryüzünün yakınından geçerken toplanmasıyla açığa çıkan enerji felaket olur, ancak ne kadar felaket olduğunu söyleyemem. Tahminimce atmosfer kalmadı ve kalan toprak büyük ölçüde erimiş.
Kıyamet gibi olurdu
Dünya kütleli bir kara deliğin çapı bir beyzbol topundan daha az 1 cm olacaktır (niteliksel olarak çok da farklı olmasa da)
john doe olacağını sanmıyorum! Eğer tam orada durursanız, dağ kütlesinde bir çarpışma zar zor farkedilse bile, bana öyle geliyor ki o kadar da kötü değil
@joseph.hainline 640km mesafede, dünya kütleli kara deliğin yerçekimi kuvveti 100 ge'dir. 200 km uzaklıkta, dünya kütleli kara delikten gelen yerçekimi 1000 ge'dir. Ve benzeri, Newton'un Evrensel çekim Yasası'na göre. Hasar, Dünya kütleli bir gezegenin Dünya'ya çarpmasından daha az olacak, ama yine de gülünç derecede yıkıcı olacak.
Bir Schwarzschild kara deliğinin parametrelerini [Hawking radyasyon hesaplayıcısı] 'nı (https://www.vttoth.com/CMS/physics-notes/311-hawking-radiation-calculator) kullanarak bulabilirsiniz. 1 Toprak kütlesi BH, yaklaşık 0,02 kelvin soğuktur. Ancak çevresindeki yerçekimi ve gelgit kuvveti oldukça yoğun. Ve elbette, bir şeyler biriktirmeye başladığında işler daha da kızacak ...
@notovny teşekkürler, evet sanırım soruyu hemen hemen yanıtlıyor. Bundan kurtulacağımızı düşünmeyin!
Öte yandan, kara delik dış güneş sisteminden geliyorsa, karşılaşma saniyeler içinde biter. Yerçekimi (gelgit) kuvvetlerinin bu kadar kısa bir zaman ölçeğinde ne kadar zarar verebileceği (bana) açık değil. Benzer şekilde, bu zaman ölçeği, birikme dinamiklerinin oluşumu için kısa görünmektedir. Bence en büyük endişem kara delik ile dünya arasındaki momentum alışverişi ve Dünya'nın yörüngesindeki etki olacaktır.
@mmeent Umarım bu aptalca bir soru değildir, ancak BH "takas" ivmesi olabilir mi? "Etki" den bahsedebilir miyiz? BH'nin yakın çevresindeki kütlenin dipsiz yerçekimine sarsılması ve gezegende yıldızlararası hızda dilimlenmesi ve BH'nin sahip olduğu dar silindirik boşluğa biraz daha az yaklaşması olarak daha çok hayal etmiştim. oyulmuş ve her şey biraz daha uzağa gidiyor "hey, o tuhaf anlık ağırlık olayı neydi?
@Chappo: Çok fazla bir şey yapmayan "etki" hakkında konuşabildiğiniz kadarıyla. Bununla birlikte, kara deliğin Dünya ile yerçekimi etkileşimi, iki cisim arasında bir miktar momentum transferine yol açacaktır. Bu durumda matematiği yapmadım, ancak tipik olarak momentum daha ağır gövdeden daha hafif gövdeye aktarılır. Varsayılan BH'nin Dünya'dan on kat daha ağır olduğu ve güneş sistemi için hemen hemen kaçış hızıyla hareket ettiği göz önüne alındığında, momentumunun% 10'unu Dünya'ya aktarması bile Dünya'nın güneş sisteminden fırlamasına neden olabilir.
@Chappo Dış güneş sisteminden geliş, dünyaya göre 20-90 km / s civarında bir hız ile sonuçlanacaktır. 90 km / s yeryüzünden geçerken iki dakikadan fazla zaman harcıyor. Yıldızlararası hızlardan gelirken, muhtemelen nesnenin genel olarak galaksinin geri kalanıyla yörüngede olduğu için, bağıl olarak birkaç yüz km / s'den fazlasını beklemiyordum. Uzun bir süre değil, ancak bir saniyeden bile kısa bir süre. Bununla birlikte, bu noktada gerçekten https://worldbuilding.stackexchange.com alanına giriyoruz.
@notovny Önceki yorumda yer alan yerçekimi hesaplamalarınız, Dünya kütlesinin (= 1,77 cm çap) BH'si için noktadır. Samanyolu, CMB dinlenme çerçevesine göre 620 km / s hızla hareket eder, bu nedenle BH hızı (* dalgalar *) ve BH Dünya yüzeyine 45º'de vurur (=> gezegenden 9000 km yol alır), olay <15 s sürer . Bu çok fazla düşmek için çok mu hızlı? Orta noktanın üzerindeki yüzeyde, BH gravitesi 1.2 ge; Dünya'nın karşı tarafında, sadece 0,3 ge. Onun geçişini kesinlikle * hissederdik *, ancak Dünya kütlesinin ne kadarının yakalandığını hesaplamak için gereken matematik benden çok daha ötesinde. [Worldbuilding.SE] bunu karşılar mı?
@ReinstateMonica, notovny'nin 200km'de BH'nin 1000 Gs uygulayacağı hesaplamasını onaylıyor musunuz? Çünkü öyleyse, bu katı kaya ve magmayı çekmek için fazlasıyla yeterli gibi geliyor. Bu, yeryüzünde bir kilometre genişliğinde bir delik açacak gibi görünüyor. 10 km genişliğinde mi? 100? Dünyadaki 1 km'lik bir delik bile muhtemelen yıkıcıdır. Herhangi biriniz matematiği soruya yanıt olarak koymaya istekli olur musunuz? Ben merak ediyorum.
620km / s hızla hareket eden @joseph.hainline BH, 0,7 saniye boyunca yolundaki belirli bir noktanın sadece 200 km yakınında olacaktır. * 1000 Gs'de <1 s için hızlandırıldığında kaya (kabuk / manto) ne kadar uzağa * gidebilir? Dikkate alınması gereken temel nokta * toplama oranı sınırıdır *: İlgili analiz için [bu yanıta] (https://physics.stackexchange.com/a/446221/113185) bakın. Fizikçi olmayan tahminim (matematik benim ötesinde), 2cm BH'nin arkasında belki 500m çapında bir boşluk bıraktığı ve şimdi ayrılan BH tarafından hızlandırılan hücum maddesinin hemen doldurduğu. Muazzam enerji salımı - ama ne kadar yıkıcı?
Evet ama 100km'de 200km'de 1000 G uygulanıyor, daha kötüsü olmalı ve bu böyle devam ediyor. Çukurun onlarca km olduğunu düşünüyorum.
Bir cevap:
Steve Linton
2020-07-11 21:21:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Başlangıçta hareketsiz bir madde parçacığını düşünün ve 1 Dünya kütleli bir kara deliğin, nesnenin başlangıç ​​konumundan geçen bir yörünge üzerinde $ v $ hızında geçip geçtiğini varsayalım. $ r $ mesafedeki parçacık. Parçacık, kabaca $ r / v $ (bazı "geometrik" sabitlere kadar) bir süre boyunca yerçekiminden etkilenecek ve bu süre zarfında hızlanacaktır. kabaca $ GM / r ^ 2 $ değerinde. Bu, $ GM / r ^ 2 \ times (r / v) ^ 2 = GM / v ^ 2 $ kadar bir mesafe hareket edeceği anlamına gelir. Dolayısıyla, bu $ r $ ile karşılaştırıldığında küçükse, yırtılmak yerine "aşağı yukarı" olduğu yerde bırakılacaktır. Bu nedenle, $ GM / v ^ 2 $ çapında birkaç kez bir delik bekleyebiliriz. $ GM $ , yaklaşık $ 4 \ times 10 ^ {14} $ dır, yani delik çapını korumak için 1 milyon $ v $ 'a yaklaşık $ 2 \ times 10 ^ 7 m / s $ ihtiyacınız olabilir, bu da yaklaşık 0,07c $ .

Test parçacığımızın elde ettiği tipik hız değişikliğini bu etkileşimden de tahmin edebiliriz, $ GM / r ^ 2 \ times r / v = GM / rv $ , birim kütle başına yaklaşık $$ G ^ 2M ^ 2 / KE verir r ^ 2v ^ 2 $$ .

Öyleyse, Dünya'nın $ \ rho $ yoğunluğuna ve silindirik kabuğun $ R $ yarıçapına sahip olduğunu varsayalım $ dr $ kalınlık $ R \ rho rdr $ kütlesini oluşturacak (yine de 2 $ \ pi $ ). Bu kabuk, etkileşimden kinetik enerji $ G ^ 2M ^ 2R \ rho dr / rv ^ 2 $ elde edecektir. $ GM / v ^ 2 $ ile $ R $ arasındaki entegrasyonda, parçalara yatırılan toplam enerji elde ederiz "sökülmeyen" Dünya'nın. $$ \ frac {G ^ 2M ^ 2R \ rho} {v ^ 2} \ log \ frac {Rv ^ 2} {GM} $$

$ R = 6 \ times 10 ^ 6 $ , $ GM = 4 \ times 10 ^ {14} kullanma $ , $ \ rho = 5000 $ ve $ v = 2 \ times 10 ^ 7 $ span> (tüm SI birimleri) yaklaşık 10 ^ {25} J $ alıyoruz, Dünya'yı gerçekten yok etmek için yeterli değil (Dünyanın yerçekimsel bağlanma enerjisi yaklaşık 10 ^ {32} J $ ) fakat yaklaşık 10 ^ {10} $ megaton veya yaklaşık 13 deprem

1000 kat daha yavaş hareket eden bir kara delik (tipik güneş sistemi hızı) aslında Dünya'yı yok eder.



Bu Soru-Cevap, otomatik olarak İngilizce dilinden çevrilmiştir.Orijinal içerik, dağıtıldığı cc by-sa 4.0 lisansı için teşekkür ettiğimiz stackexchange'ta mevcuttur.
Loading...