Bisakah kita (secara teoritis) memutar lubang hitam begitu kuat sehingga akan hancur oleh gaya sentrifugal?

26

Saya tidak bisa membayangkan kekuatan yang terlibat dalam kehidupan lubang hitam. Jadi tolong, bantu saya untuk mencari tahu, apakah mungkin atau tidak untuk menghancurkan black hole dengan cara khusus ini.

black-hole Pavel Voronin
sumber

Saya tidak yakin, tetapi saya berpikir bahwa untuk meningkatkan putarannya secara efisien, Anda perlu melempar barang ke sana, dan jika Anda melakukannya, Anda juga akan menambah massanya; dalam batas medan kuat GR, kenaikan massa yang sesuai mencegah gaya sentrifugal dari memecahnya. Paling-paling itu menjadi lubang hitam Kerr dengan 'a' dekat dengan 1. Untuk lubang hitam, gravitasi selalu menang! (jika Anda ingin meningkatkannya tanpa membuang sesuatu, Anda harus cukup jauh dan tidak akan sangat efisien)

chris

23

Bisakah kita (secara teoritis) memutar lubang hitam begitu kuat sehingga akan hancur oleh gaya sentrifugal?

Untuk lubang hitam Kerr-Newman (berputar, diisi, terisolasi) dari massa , momentum sudut , dan muatan , area permukaan horizon peristiwa diberikan oleh mana . Sebuah lubang hitam extremal terjadi ketika . Lebih dari itu, jika black hole bahkan lebih overspun atau overcharged, adalah ruangwaktu Kerr-Newman "overextremal", yang tidak akan benar-benar menjadi black hole sama sekali, melainkan singularitas telanjang. $M$ $J$ $Q$

SEBUAH = 8 M. [{M.}^{2} + ({M.}^{2} - {Sebuah}^{2} - Q^{2})^{1 / 2} - Q^{2} / 2],

$A = 8M\left[M^2 + (M^2-a^2-Q^2)^{1/2} - Q^2/2\right]\text{,}$

a = J / M

$a = J/M$

M^{2} = a^{2} + Q^{2}

$M^2 = a^2 + Q^2$

Jadi, saya menafsirkan pertanyaan Anda sebagai menanyakan apakah lubang hitam dapat dipintal hingga batas ekstrem dan di luarnya, sehingga dapat menghancurkan cakrawala peristiwa. Sangat mungkin hal itu tidak dapat dilakukan.

Wald membuktikan pada tahun 1974 bahwa ketika seseorang melemparkan materi ke dalam lubang hitam untuk mencoba meningkatkan momentum sudutnya, semakin dekat ke lubang hitam ekstrem, semakin sulit untuk melanjutkan proses ini: lubang hitam yang berputar cepat akan mengusir materi yang akan membawanya melampaui batas ekstrim. Ada skema lain, dan meskipun saya tidak mengetahui adanya bukti yang sepenuhnya umum dalam relativitas umum klasik, kegagalan skema yang terus-menerus seperti ini sangat termotivasi oleh hubungan antara dinamika lubang hitam dan termodinamika.

Misalnya, suhu Hawking pada black hole adalah , di mana adalah gravitasi permukaan lubang hitam. Dengan demikian, bahkan mencapai batas ekstrem secara termodinamis setara dengan mendinginkan sistem ke nol absolut. $T_\text{H} = \kappa/2\pi$

κ = \frac{\sqrt{{M.}^{2} - {Sebuah}^{2} - Q^{2}}}{2 M. (M. + \sqrt{{M.}^{2} - {Sebuah}^{2} - Q^{2}}) - Q^{2}}

$\kappa = \frac{\sqrt{M^2-a^2-Q^2}}{2M\left(M+\sqrt{M^2-a^2-Q^2}\right)-Q^2}$

Stan Liou
sumber

2

Saya tidak memiliki semua matematika di atas kepala saya, tetapi dari pemahaman konseptual saya, itu tidak mungkin.

Lubang hitam memiliki daya tarik gravitasi yang cukup besar yang bahkan cahaya tidak dapat lepas bahkan dari jauh di luar "permukaan" (yaitu jika lubang hitam memiliki massa yang cukup rendah sehingga masih memiliki permukaan dan belum runtuh menjadi singularitas). Itu berarti bahwa ia harus berputar cukup cepat sehingga permukaan bergerak secara signifikan lebih cepat daripada kecepatan cahaya untuk memiliki momentum linier yang cukup (sering disebut "gaya sentrifugal" dalam kerangka referensi melingkar) untuk melarikan diri, yang menurut teori relativitas tidak mungkin.

Radiasi Hawking hanya dimungkinkan karena radiasi elektromagnetik bergerak sangat hampir secara ortogonal ke "permukaan" lubang hitam dan cahaya hanya dapat "ditekuk" oleh gravitasi, ia tidak dapat ditarik hingga berhenti.

pengguna1738
sumber

2

Ada beberapa masalah konseptual dengan jawaban ini. Ini menunjukkan bahwa "permukaan" adalah sesuatu selain cakrawala peristiwa - lalu apa itu? Ini menunjukkan bahwa radiasi Hawking terbatas pada radiasi tanpa massa seperti elektromagnetik - tidak benar. Ini menunjukkan bahwa lubang hitam tidak bisa menghentikan cahaya - cakrawala adalah permukaan seperti cahaya yang melakukan itu.

Stan Liou

1

Lubang hitam dapat menguap melalui proses kuantum yang dikenal sebagai Hawking Radiation dan hanya itu.

Jeremy
sumber

0

Sejauh yang kami tahu tidak ada yang bisa menghentikan black hole. Agar gagasan ini masuk akal, Anda harus terlebih dahulu melihat apa yang saat ini diketahui tentang lubang hitam . Setelah Anda memahami itu, maka Anda akan melihat bahwa karena pemahaman kita saat ini tentang Kosmos tidak ada yang bisa kita lakukan untuk lubang hitam.

Memang benar bahwa Radiasi Hawking dapat mempengaruhi lubang hitam, tetapi itu hanya untuk lubang hitam yang sangat kecil.

Ngomong-ngomong, dalam Fisika tidak ada gaya sentrifugal - ini sebenarnya kesalahpahaman yang dimiliki banyak orang. Namun, ada kekuatan sentripetal .

masukkan deskripsi gambar di sini

FunctionR
sumber

2

Tautan sanggahan-via-xkcd wajib

Ilmari Karonen

3

@IlmariKaronen Terima kasih atas suaranya, Anda benar-benar menyadari bahwa kartun itu tidak membuktikan apa-apa, bukan? Ada perbedaan antara gaya Centripetal dan sentrifugal.

FunctionR

2

Agar adil, kartun menunjukkan bahwa gaya sentrifugal adalah kekuatan inersia, yang benar. Bisa dibilang masuk akal untuk menafsirkan gaya inersia sebagai "tidak nyata", tetapi saya tidak yakin apa yang ada pada pertanyaan ini, karena gaya gravitasi juga merupakan gaya inersia.

Stan Liou

"Jawaban" ini cukup kabur, membuat pernyataan yang dipertanyakan, dan tidak memiliki kaitan nyata dengan permintaan asli.

Florin Andrei

0

Menarik. Proses ini bisa berdampak pada pembentukan lubang hitam. Pertimbangkan bintang berputar yang mati dan mulai menyusut karena gaya gravitasi. Ketika menyusut, semua massanya akan semakin padat dalam radius yang lebih kecil. Ini akan memiliki dua konsekuensi: 1) gaya gravitasi di bagian tubuh yang berbeda akan tumbuh dengan kebalikan dari jari-jari kuadrat dan 2) kecepatan rotasi akan meningkat karena konservasi momentum sudut dan gaya yang meluas, karena rotasi, akan tumbuh dengan jari-jari terbalik terbalik. Ini berarti kekuatan yang mengembang akan tumbuh lebih cepat daripada kekuatan yang berkontraksi dan, setidaknya dalam pandangan Newton, kekuatan yang mengembang akan menang. Dari sudut pandang ini, sepertinya bintang yang berputar tidak akan pernah membentuk lubang hitam ...

mmicoski
sumber

Anda mungkin menyukai artikel ini. slate.com/blogs/quora/2014/02/10/…

userLTK

-1

Mari kita coba yang berikut ini:

Menyamakan kekuatan:

\begin{array}{rcl} F_{c} & = & \frac{m v^{2}}{R} \\ F_{g} & = & \frac{G M. m}{R^{2}} \\ m v^{2} / R & = & \frac{G M. m}{R^{2}} \\ v^{2} & = & \frac{G M.}{R} \end{array}

$\begin{eqnarray*} F_c &=& \frac{mv^2}R\\ F_g &=& \frac{GMm}{R^2}\\ \newline mv^2/R &=& \frac{GMm}{R^2}\\ v^2 &=& \frac{GM}R \end{eqnarray*}$

$R_s = 2GM/c^2$

\begin{array}{rcl} v^{2} & = & \frac{G M.}{2 G M. / c^{2}} \\ v & = & \sqrt{c^{2} / 2} \\ v & = & \frac{c}{\sqrt{2}} \\ v & = & 0, 707 c \end{array}

$\begin{eqnarray*} v^2 &=& \frac{GM}{2GM/c^2}\\ v &=& \sqrt{c^2/2}\\ v &=& \frac{c}{\sqrt2}\\ v &=& 0,707c \end{eqnarray*}$

$0,707c$

Namun, ketika jari-jari mengembang, rotasi akan melambat oleh kekekalan momentum sudut ... jadi saya tidak berpikir itu akan merobek ... mungkin menjadi "lubang abu-abu"?

Maafkan saya jika ada kesalahan mendasar yang dibuat, saya baru mengetahui semua ini ...: P

Matheus Dardenne
sumber

3

Ini terlihat seperti Newton. Apakah Anda mempertimbangkan kelengkungan ruangwaktu dekat Lubang Hitam? Lihat juga "solusi Kerr" untuk Black Holes.

Gerald

Saya suka istilah "lubang abu-abu".

userLTK

Ini adalah jawaban lama, tetapi saya pikir saya akan menjatuhkan ini di sini karena ini membahas kecepatan lubang hitam orbital. Anda harus memiliki tepi teoritis lubang hitam di cakrawala peristiwa berputar di C untuk melarikan diri, yang jelas mustahil. physics.stackexchange.com/questions/207816/...

userLTK

Bisakah kita (secara teoritis) memutar lubang hitam begitu kuat sehingga akan hancur oleh gaya sentrifugal?

Jawaban: