Soru:
Kara delik kütlesi ve yarıçapı arasındaki ilişki ve evrenimizin
Rodrigo
2014-01-16 04:15:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bilinen kara deliklerin X eksenindeki tahmini kütleleri ve Y eksenindeki tahmini yarıçaplarıyla birlikte bir grafiği var mı? Eğer öyleyse, nerede bulabiliriz? Evrenimizin tüm tahmini kütlesine sahip bir siyah bütünün, evrenimizin tahmini yarıçapına sahip olup olmadığını bilmek isterim (bu, evrenimizin bir kara delik olabileceği anlamına gelir, bu yüzden ışık ondan kaçamaz ve "sonlu" görünür) ).

Bugün 1972'de bu hipotezi öneren bir makale buldum: http://www.nature.com.sci-hub.cc/nature/journal/v240/n5379/pdf/240298a0.pdf
http://sci-hub.tw/http://www.nature.com/nature/journal/v240/n5379/pdf/240298a0.pdf
Temel fikriniz, evrenin bir kara deliğin içinde olduğu olduğu için, [bu soru ve cevap] (https://astronomy.stackexchange.com/questions/10921/is-our-universe-included-inside-a-black -hole? rq = 1) neden bir kara delikte olmadığımızı açıklar. Aynı zamanda Fizik SE ile ilgili bir soruya da bir bağlantı var.
@StephenG Daha önce sorulmuşsa sorum nasıl yinelenebilir? Sağladığınız bağlantılara bakacağım, teşekkür ederim.
@StephenG Belki Evrenimiz bir kara deliktir dedim, "birinin içinde" değil, aynı şey olduğunu düşünmüyorum. Ve sonuçların hepsi aynı büyüklük sırasındadır. Tüm bu sayıların en iyi ihtimalle iyi yaklaşımlar olduğunu ve bir kara delik olarak Evrenimizin, Evrenimizdeki kara deliklerin aynı kurallara uyması gerekmediğini ve ayrıca karanlık enerjinin "daha dün" keşfedildiğini düşünürsek, yapmıyorum. Bu hipotezin hala bir kenara atılması gerektiğini düşünüyorum.
Başka bir kaynak: https://www.nationalgeographic.com/news/2010/4/100409-black-holes-alternate-universe-multiverse-einstein-wormholes/ veya orijinal kağıt hakkı: https: //www.sciencedirect. com / bilim / makale / abs / pii / S0370269310003370
Bir diğeri: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2016/02/064
Bir tane daha: https://sci-hub.tw/https://doi.org/10.1038/232440a0
Iki yanıtlar:
#1
+7
Stan Liou
2014-01-16 06:52:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Standart ΛCDM kozmolojik modeline göre, gözlemlenebilir evrenin yoğunluğu yaklaşık $ \ rho = 2,5 \! \ times \! 10 ^ {- 27} \; \ mathrm {kg / m ^ 3} $, yaklaşık $ \ Lambda = 1.3 \! \ times \! 10 ^ {- 52} \; \ mathrm {m ^ {- 2}} $ kozmolojik bir değerle, uzamsal olarak düze çok yakındır, ve yaklaşık $ r = 14,3 \, \ mathrm {Gpc} $ kadar bir geçerli uygun yarıçapa sahiptir.

Buradan, gözlemlenebilir evrenin toplam kütlesinin yaklaşık $$ M = \ frac olduğu sonucuna varabiliriz {4} {3} \ pi r ^ 3 \ rho \ sim 9.1 \! \ Times \! 10 ^ {53} \, \ mathrm {kg} \ text {.} $$ Sinüs evren genel olarak dönmüyor ve yüksüz Bunu bir Schwarzschild kara deliğiyle karşılaştırmak doğaldır. Böyle bir kara deliğin Schwarzschild yarıçapı $$ R_s = \ frac {2GM} {c ^ 2} \ sim 44 \, \ mathrm {Gpc} 'dir. $$ Peki! Gözlemlenebilir evrenden daha büyük.

Ancak Schwarzschild uzay zamanı sıfır kozmolojik sabite sahipken bizimki pozitif, bu yüzden bunu bir Schwarzschild-de Sitter kara deliğiyle karşılaştırmalıyız. SdS metriği, Schwarzchild metriğiyle $$ 1- \ frac {R_s} {r} \ quad \ mapsto \ quad1 - \ frac {R_s} {r} - \ frac {1} {3} \ Lambda r ^ 2 ile ilişkilidir. , $$ ve değerlerimiz için $ 9 \ Lambda (GM / c ^ 2) ^ 2 \ sim 520 $ var. Bu miktar önemlidir, çünkü kara delik olay ufku ve kozmolojik ufuk, belirli bir pozitif kozmolojik sabit için bir SdS kara deliği için mümkün olan maksimum bir kütle yaratan bir koşul olan $ r $ koordinatına 1 $ 'a yakın olduğunda yaklaşır. $ \ Lambda $ için, bu aşırı sınır $ M_ \ text {Nariai} \ sim 4 \! \ Times \! 10 ^ {52} \, \ mathrm {kg} $, gözlemlenebilir evrenin kütlesinden daha küçüktür.

Sonuç olarak, gözlemlenebilir evrenin kütlesi bir kara delik oluşturamaz.


Kara maddeyi tam olarak anlamıyoruz, değil mi? Ve "kara enerji" yi keşfetmemiz "dün" idi, değil mi?

Kozmolojik sabiti olan GTR doğruysa, yerçekimi etkisini bilmek için onu "tam olarak anlamamız" gerekmez, bu da hesaplamanın dayandığı şeydir. Eğer GTR yanlışsa, ki bu elbette oldukça olasıdır, o zaman bir kara deliğin bir benzerinde yaşıyor olabiliriz. Ama o zaman soruyu cevaplamaya çalışırken hangi yerçekimi teorisini kullanmamızı istediğiniz oldukça belirsiz. Genel kabul görmeye bile yaklaşan uzaktan rekabet teorisi yok.

Büyük cehaletimizin perspektifinden, 14.3Gpc ve 44Gpc'nin birbirinden ayrı bir büyüklük sıralaması bile olmadığını düşünüyorum, ki bunu iyi olarak düşünüyorum yaklaşım.

Aslında, bu hesaplamanın amacı bunun en azından ilk bakışta makul olduğunu göstermekti. Schwarzschild yarıçap hesaplaması kara deliği dışlamaz - tam tersi. Ancak yukarıda anlattığım nedenlerle de uygun değil. Daha alakalı olanın aslında birden fazla büyüklük mertebesinde kütlesi vardır ve tutarsızlık gösterir. Dolayısıyla, Λ ile GTR doğruysa, ΛCDM hata çubukları o kadar da kötü olmadığından olası değildir.

Ancak, yine de "yeterince yakın" olarak ele alsak bile, bu tek başına sizin istemek. Varsa, gözlemlenebilir evrenin tüm kütlesinin ne tür bir kara delik oluşturacağı sorusu, bir tane içinde yaşayıp yaşamadığımızdan oldukça farklıdır. Siyah varsayımın daha da büyük olması gerekiyor.

Yine de belirsizliğin en büyük noktası, GTR başka türlü doğru olsa bile kozmolojik sabittir. Varsayımsal kara deliğimizin dışında çok farklı koşullara sahip olmamıza izin verirsek, o zaman hâlâ bir tane olabilirdi, ama o zaman en iyi ihtimalle çok spekülatif fiziğe giriyoruz ve en kötü ihtimalle tahmin yürütmeyi tamamlıyoruz.

Öyleyse davran yukarıdaki cevap ana akım fiziğe bağlı olarak; Eğer istediğiniz bu değilse, "bilmiyoruz" dışında genel bir cevap olamaz. Çok ilginç olmasa da bu her zaman bir olasılıktır.

Siyah maddeyi tam olarak anlamıyoruz, değil mi? Ve "kara enerji" yi keşfetmemiz "dün" idi, değil mi? Büyük cehaletimiz açısından, 14.3Gpc ve 44Gpc'nin birbirinden ayrı bir büyüklük sırası olmadığını düşünüyorum, ki bunu iyi bir yaklaşım olarak düşünüyorum. Aynısı 9.1 × 10 ^ 53kg ve 4 × 10 ^ 52kg rakamları için de geçerlidir. Başka bir büyük evrende yüzen bir kara deliğin içinde yaşıyor olmamız İMKANSIZ değil ... Bana güzel bir mitoloji gibi geliyor.
#2
+6
Gerald
2014-01-16 04:57:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bir kara deliğin Schwarzschild yarıçapı muhtemelen sorunuza en yakın olanıdır.

$$ r_s = (2G / c ^ 2) \ cdot m \ mbox {, with} \ 2G / c ^ 2 = 2.95 \ \ mbox {km} / \ mbox {solar mass}. $$ Bu, belirli bir kütle için Schwarzschild yarıçapının bu kütle ile orantılı olduğu anlamına gelir. Fiziksel anlamda gereğinden fazla anlaşılmamalıdır, çünkü uzay bir kara deliğe yakın bir şekilde öklid dışıdır.

Dünyadan görüldüğü gibi, görünen evrenin mevcut (ışık yolculuğu) yarıçapı: $$ 13.81 \ cdot 10 ^ 9 \ \ mbox {lightyears} = 13.81 \ cdot 10 ^ 9 * 9.4607 * 10 ^ {12} \ \ mbox {km} = 1.3065 \ cdot 10 ^ {23} \ \ mbox {km}. $$ Bu nedenle, ışıkla seyahat eden Schwarzschild'in kara deliğini elde etmek için $$ 1.3065 \ cdot 10 ^ {23} \ \ mbox {km} / 2.95 \ \ mbox {km} = 4.429 \ cdot 10 ^ {22} $$ güneş kütlelerine ihtiyacımız var Görünür evrenin yarıçapı, görünür evren için tahmin edilen yıldız sayısına oldukça yakın (büyüklük sırasına göre).

Wikipedia yazar (lar) ı da benzer bir sonuç elde ediyor: "Gözlemlenebilir evrenin kütlesi, Schwarzschild yaklaşık 10 milyar ışıkyılı yarıçapı ".

VAOV! Teşekkür ederim! Bu gerçekten harika! Görünüşe göre bir kara deliğin içinde yaşıyoruz, belki ...
Kendime biraz şaşırdım. İlk önce kara deliğin çok daha küçük olması gerektiğini düşündüm, ama öyle değil. Ancak genel göreliliğin alan denkleminin bir kara deliğin yanı sıra karşılaştırılabilir bir "yarıçapa" yol açan çözümleri olabilir.
@Gerald Yani, evrenin çapına sahip bir kara deliğin ortalama yoğunluğu, evrenimizin yoğunluğu ile hemen hemen aynı mı, neredeyse vakum mu?
Evet. Makul bir yoğunluk tanımı elde etmek için, kara deliğin yerini Öklid metriği ile aynı kütleyle doldurulmuş bir uzay aldığını düşünürsek.
Bu, biraz düşündükten sonra ilk anda göründüğü kadar şaşırtıcı değil: Evrenin anlık görüntüsü, Schwarzschild "çapı" 2 olan bir kara delik ile hemen hemen aynı olan, gözlemlenebilir evrenin çapına sahip kabaca bir daire şeklinde ışık yolculuğunu yapacaktır. Dairenin çapının 3'ü.
Evet, ilgili çaplardan bağımsız olarak. Belki her yeni kara deliğin içinde bazı rastgele değişkenler karıştırılır ve güzelliğin fraktalında yeni kurallar ortaya çıkar. Sanki kara delikler evrenler ve evrenler kara deliklermiş gibi ...
İlk cevapta (yukarıda), bir HATA var: 1 ışık yılı 9.46 x 10 ^ 12 değil, 9.46 x 10 ^ 15 metredir ... bu hata ortaya çıkan kütle hesaplamasını çarpıtır ve sonucu soruya getirir. ...
9.46 x 10 ^ 15 metre, 9.46 x 10 ^ 12 kilometredir. Yine de kontrol ettiğiniz için teşekkürler!


Bu Soru-Cevap, otomatik olarak İngilizce dilinden çevrilmiştir.Orijinal içerik, dağıtıldığı cc by-sa 3.0 lisansı için teşekkür ettiğimiz stackexchange'ta mevcuttur.
Loading...