¿Cómo alimento mi agujero negro?

Título extraño, lo sé, pero entenderás por qué rápidamente.

Quería usar un agujero negro para crear cantidades absurdas de energía por razones obvias (algo útil). El problema con los agujeros negros grandes naturales es que tienden a ser pesados ​​y producen menos energía por segundo que los agujeros negros pequeños (o eso es lo que entiendo, esperaría que el área de superficie más grande signifique que genera más energía pero tiene menos área de superficie a volumen para liberar esa energía pero ese no parece ser el caso).

El problema con los pequeños agujeros negros es que desaparecen rápidamente debido a la evaporación mientras obtienes la energía. Así que tienes que darles de comer. Un agujero negro muy pequeño se evapora casi instantáneamente en una explosión nuclear y son diminutos con radios de Schwarzschild medidos en la escala de Planck.

En mi historia, usan una cámara que suspende el agujero negro, puede absorber toda la energía del agujero negro y convertirla en poder para hacer funcionar las cosas. Y la cámara tiene otra función, puede activarse y sin costo de energía puede evitar que el agujero negro se evapore en su totalidad. No hay un área gris aquí, solo puede detener la evaporación por completo o se produce una evaporación normal. ¡Todo esto es importante para la historia, ya que parte de ella tiene lugar dentro de la habitación del agujero negro y la trama requiere al menos estas cosas!

La pregunta que tengo: ¿cuál es la salida de potencia máxima razonable que puedo obtener al alimentar el agujero negro usando este sistema y apagar el agujero negro lo menos posible (para que pueda limitar la cantidad de agujeros negros que necesita traer y que pueden afectar la historia).

La respuesta tiene que explicar lo siguiente:

  • ¿Cómo se alimenta el agujero negro a pesar de que expulsa grandes cantidades de energía? (O por qué no puedes alimentarlo mientras está activo y necesitas apagarlo para alimentarlo)

  • Si es necesario desactivar el agujero negro para alimentarlo, ¿cuánto tiempo debe estar desconectado para alimentarlo correctamente?

  • ¿Qué salida de energía va a dar este agujero negro y, en base a eso, cuánto material debe arrojarse por segundo para mantener el agujero negro en ese tamaño?

  • ¿Cómo alimentas el agujero negro en función de su tamaño?

  • ¿Qué material sería el más adecuado para alimentar el agujero negro? (Supongo que serán elementos pesados ​​en los casos en que el agujero negro pesa solo cientos de kilos)

La mejor respuesta tendrá la mayor producción de energía con el menor tiempo sin conexión (no la cantidad de veces sin conexión, la cantidad de tiempo total sin conexión). En caso de que sea importante, el método que ofrezca la mayor producción de energía en promedio durante un ciclo de activación, desactivación y alimentación es la mejor respuesta. Para mayor claridad: más alto significa la mayor cantidad de energía por segundo, en lugar de la mayor cantidad de energía en todo el ciclo.

@ LoganR.Kearsley gracias, aunque tampoco tenían la respuesta, es muy esclarecedor (en lo que respecta a las matemáticas y las materias). No lo espero, pero tal vez alguien tenga la respuesta para alimentar los agujeros negros submoleculares del radio de Schwartzchild ahora...
A mi modo de ver, un agujero negro en miniatura probablemente solo podría ser creado por una civilización que ya trabaja con niveles de energía de la esfera de Dyson, ya que eso es lo que necesitarías para crear uno. Como tal, usar un agujero negro como fuente de energía se trata menos de GENERAR energía y de ALMACENARLA. Ya ha construido una esfera/enjambre de Dyson, ahora necesita algo que hacer con todo ese exceso de energía, por lo que produce agujeros negros en masa y los usa para impulsar naves generacionales subluz a otras estrellas o algo más que requiere una cantidad ridícula de energía portátil.
Creo que el nombre de Schwarzschild es el que se escribe mal con más frecuencia.
El plural de "radius" es "radii", no "radius's" (o incluso "radiuses" para el caso). Es una edición demasiado pequeña para mí.
No es tan extraño de un título. En Star Trek, los romulanos alimentan sus naves capitales con agujeros negros artificiales. Sin embargo, no estoy seguro de la jerga científica/tecnológica que explica cómo funcionan, y de todos modos es poco probable que la información encaje bien con el conocimiento científico actual, ya que el programa tiene más de 25 años.
@Ellesedil es un poco extraño, ya que esperamos que un agujero negro sea perfectamente capaz de alimentarse simplemente arrojándole cosas. Evitar que se alimente parece una tarea más desalentadora a primera vista.
La forma de detener la evaporación de un agujero negro es usar espejos perfectos a su alrededor para enviar toda la radiación de Hawking de regreso. Sin embargo, necesitará espejos de rayos gamma, que actualmente no existen.
Hmmm ... "Oh, la frontera del sol" por Larry Niven?

Respuestas (1)

En la práctica, es posible que no necesite alimentarlo en absoluto, siempre que pueda lidiar con un mini agujero negro lo suficientemente pesado. Según wiki un agujero negro con masa. METRO medido en kg tendrá:

Salida de potencia PAG = 3.56 × 10 32 METRO − 2 vatios.

Tiempo de evaporación T = 2.67 × 10 − 24 METRO 3 años.

Entonces, un pequeño y ordenado agujero negro de masa 10 11 kg le proporcionará 36 GigaWatts continuos. Su tiempo de evaporación es de 2.700 millones de años y eventualmente aumentará su potencia de salida, pero durante los primeros 2000 años más o menos la potencia de salida no cambiará significativamente. Esto significa que la opción más simple es simplemente usarlo continuamente (y dejarlo para su tatara-tatara- gramo r mi a t 120000000 nietos para encontrar una forma segura de deshacerse del remanente.

Por supuesto, podría alimentarlo con aproximadamente 400 microgramos de materia por cada segundo que lo deje 'encendido', en cuyo caso durará para siempre. Pero el problema es que su agujero negro tiene un diámetro de aproximadamente 1.5 × 10 − dieciséis m, que es unas 10 veces más pequeño que un protón, por lo que la sección transversal de absorción para cualquier tipo de materia será muy pequeña. Por lo tanto, no es obvio que realmente pueda 'alimentarlo' de una manera práctica, incluso si su cámara pudiera evitar que se evapore durante el proceso de alimentación.

Además de ser problemático el tamaño del radio de Schwartzchild, la presión de radiación en su superficie (aproximadamente 5 × 10 63 W / m ^ 2) definitivamente sería un obstáculo para meterle materia, si no evitara que se evapore durante la alimentación.

Maravilloso, sospechaba mucho de esto pero no sabía, gracias. Pero si quiero seguir alimentándolo, ¿cómo lo haría? ¿Uso lo que sea que use para levitar el agujero negro para hacer flotar la materia y alimentarlo? O debido a su tamaño, solo podría alimentarlo desde dos lados o las moléculas chocarían entre sí antes de llegar al agujero negro, pero ¿cuánto tiempo tomaría absorber algo como un kilo de materia? ¿Qué asunto probablemente sería más rápido? Sería genial agregarlos a su respuesta. +1
Creo que es más un problema con golpearlo con 40 microgramos de materia cada segundo. Necesitaría algo así como un haz de neutrones coherente extremadamente poderoso, dirigido con extrema precisión y no interrumpido por los 3,6 gigavatios de radiación (en una variedad de formas) que se derraman desde el agujero negro. Recurrir a un diferencial de carga eléctrica (digamos, un agujero negro con carga muy negativa bombardeado por un haz de protones) probablemente no sea una mejor opción, ya que un agujero negro con suficiente carga para ayudar probablemente no sea físicamente posible, ya que tendría una singularidad desnuda. .
en.wikipedia.org/wiki/… Por no hablar de la energía requerida para disparar ese haz de protones, que probablemente sería mayor de lo que podrías extraer del agujero negro (necesariamente, si se mantiene la conservación de la energía).
@SudoSedWinifred Disparar un haz de protones simplemente imparte energía cinética a un grupo de protones. Mirando el sistema como un todo, la cantidad de masa en realidad está disminuyendo debido a la radiación de Hawking. Debido a la equivalencia masa-energía, tener en cuenta la radiación como parte del sistema dejaría constante la cantidad de masa; este sistema transforma la materia en energía; no extrae energía cinética de los protones.
Sin embargo, reunir protones y mantenerlos alejados de los electrones para que se inclinen a desviarse hacia su agujero negro con carga negativa es un proyecto que consume bastante energía, por no hablar de la liquidación inicial del mecanismo para crear el agujero negro con carga negativa. en primer lugar. Creo que la conclusión que debemos sacar es que estás atrapado en la búsqueda de agujeros negros naturales de tamaño utilizable, y el hecho de que probablemente sean un recurso finito. Hacerlos a pedido es una pérdida de esfuerzo, y necesitarías muchos, de todos modos, incluso para una civilización como la nuestra. (3,6 GW < 2 presas Hoover)
disparar protones a un BH con carga negativa también lo neutralizará rápidamente. OTOH, si tiene la tecnología para "apagar" la radiación de Hawking, alimentar ese BH probablemente sea una tontería para usted.
@Penguino Algo parece estar mal con la fórmula Power. tal vez debería ser METRO − 2 en lugar de METRO 2 ? De lo contrario, obtienes mucha más potencia. Incluso entonces, no estoy seguro de cómo obtienes 3.6 GigaWatt. ¿Quizás te referías a TeraWatt?
@SudoSedWinifred ¿no sería una solución un kugelblitz en lugar de encontrar agujeros negros? La entrada de energía inicial requiere grandes cantidades de energía para hacer crecer el agujero negro hasta un tamaño suficiente, pero la eficiencia extrema del agujero negro lo compensaría más tarde. El problema parece que estarías atascado alimentándolo con radiación o cuando puedes alimentarlo con materia, es tan pesado y lento con energía que tienes que jugar un juego largo.
@Penguino Estos cálculos definitivamente están equivocados. La página de wikipedia que vinculó específicamente da este ejemplo: "Pero para un agujero negro de 10 ^ 11 kg, el tiempo de evaporación es de 2.667 mil millones de años". Ese es un tiempo de evaporación muy diferente para la misma masa de lo que calculaste. Poniendo (2.66532*10^-24) * (10^11)^3, obtengo aproximadamente el mismo número que la página wiki, 2.665 mil millones de años.
Creo que el problema es que estás convirtiendo kilogramos a gramos cuando lo insertas en las fórmulas, pero las fórmulas ya están escritas para kilogramos. Para un tiempo de evaporación de 2700 años, estoy calculando (2.66532*10^-24) * x^3 = 2700, o x = 1.00432 * 10^9 kg, que es casi exactamente 3 órdenes de magnitud menos que la masa que usaste.
Además, usando esa masa de 10 ^ 9 kg y las fórmulas en la página wiki, ¡obtengo una potencia de salida inicial de 356 terravatios! Según WolframAlpha, eso es aproximadamente 150 veces el consumo de energía global promedio actual.
Sí, algunos errores de orden de magnitud, ahora corregidos, creo.
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