El agujero negro choca con el Sol: ¿Qué tan rápido se libera la energía?

Idea básica: el agujero negro primordial (2,5% de la masa del Sol) se acerca directamente al Sol a un ritmo bastante rápido (300 km/s).

En consecuencia, seis días después de pasar por la órbita de la Tierra, chocará con el Sol; teniendo en cuenta la aceleración gravitacional adicional a medida que se acerca, la colisión dará como resultado muchos órdenes de magnitud de energía cinética más (~1E+40 J) que se disipa en calor de lo que el Sol irradia cada segundo (3,828E+26 J), es decir, equivalente a aproximadamente un millones de años de radiación solar.

¿Cuánto tiempo tomaría para que esto se hiciera sentir?

¿Habrá un "destello" instantáneo similar a un GRB que recorra la superficie de vida de la Tierra? ¿O se concentrará en unas pocas eyecciones de masa coronal? ¿Se acumulará la luminosidad en un período de minutos, horas, días, semanas, tal vez incluso años? Supongo que la mayor parte del calor se disipará en las profundidades del Sol, y necesitará tiempo para llegar a la superficie. ¿Cuándo llegará a su punto máximo?

¿Podrían al menos las personas en los búnkeres profundos sobrevivir a ese "destello"? ¿O básicamente barrerá la superficie del planeta?

(La idea es que el agujero negro se detecte con anticipación y haya una carrera para construir una nave colonial propulsada por Orion Drive. La nave despega justo a tiempo. ¿Sobrevivirá alguien en el control de tierra a ese destello? Si es así, ¿cuánto tiempo antes de que el mundo se calienta hasta tal punto que mueren de todos modos? Me gustaría que las personas en la Tierra sobrevivieran al destello inicial y durante el mayor tiempo posible a partir de entonces como sea científicamente plausible ... pero al final necesitan morir).

Gracias de antemano.

Si las personas en la Tierra no sobreviven, ¿cuáles son las probabilidades de que sobrevivan las personas a bordo de una nave espacial construida apresuradamente? Detectar un objeto que no emite radiación, que se mueve a 300 km/s en relación con nosotros, lo suficientemente lejos como para dar tiempo suficiente incluso para lanzar una nave espacial existente va a ser bastante complicado. Si bien no es exactamente lo mismo, es posible que encuentre mi pregunta ¿ A qué distancia del Sol podríamos detectar una nave extraterrestre similar a las Voyagers? ser de interés
Tampoco estoy seguro de lo que se supone que significa su "0.025M". Probablemente sea posible trabajar hacia atrás a través de sus cálculos de energía de impacto para averiguarlo, pero en lugar de que hagamos eso, ¿podría editar para aclarar esa parte? (También tengo la sensación de que estás asumiendo una colisión inelástica; algo me dice que no es una aproximación precisa aquí).
La nave espacial, presumiblemente, se alejará del Sol a medida que estos eventos desaparezcan. Detección de objetos: de manera realista, probablemente no lo sea, pero puede ser para fines de ciencia ficción a través de: alguna jerga sobre lentes gravitacionales; tal vez choca contra un asteroide en su camino; o simplemente suerte. Colisión inelástica: supongo que se moverá un poco por allí, pero este objeto caerá dentro de la velocidad de escape del Sol si se acerca a menos de 3 millones de km (como lo hará; de lo contrario, simplemente pasará y no sucederá nada particularmente interesante) ).
El agujero negro no puede colisionar razonablemente con el Sol en una forma en que esta pregunta tendría sentido. Si todavía hay "superficie de la Tierra" para quemar, entonces el agujero negro probablemente era lo suficientemente pequeño como para volar a través del Sol.
@aCVn Es un Orión . La placa de empuje está diseñada para resistir una explosión atómica a muy corta distancia. Apúntalo al sol. Mientras se mantenga por debajo del punto de fusión, el barco está bien.
@aCVn dijiste que a 300 km/s no tendrían tiempo de reacción. Tienes razón en términos de construir una nave espacial. Pero quiero especificar lo que eso significa. Así que corrígeme si obtienes un resultado diferente, pero un cuerpo que se mueve a esa velocidad tardaría unos 227 días en llegar desde los bordes exteriores del sistema solar hasta el sol.
@EliasRowanAlbatross 300 km/s significa que cuando notamos algo por primera vez , cuando apuntamos nuestros dispositivos hacia él, ya está muy, muy lejos. No irradia, por lo que solo podemos detectarlo detectando la luz que bloquea o curva, y desde tan lejos tendríamos suerte si hiciera parpadear una estrella ... y luego alguien debe estar seguro de que no fue un mal funcionamiento del dispositivo. , etcétera. Y luego necesitamos que suceda para notar que vuelve a suceder. Todo esto puede llevar semanas o meses, y meses es exactamente el tiempo que describe.
Buen punto @Molot Pero no estamos seguros de qué tan avanzada es la sociedad de la que estamos hablando, solo estoy arrojando números para brindar tanta información al investigador. Cualquier decisión sobre cuándo/cómo dejaré que ellos tomen.
También veo una mención del calentamiento del planeta, pero en un escenario preciso en el que el sol es engullido por un agujero negro hipervelocitario, la fuente de calor desaparecería y el planeta se congelaría, dejando a las personas encontrar fuentes artificiales de calor, a menos que, por supuesto, el El planeta está atrapado en la gravedad del agujero negro. eso cambiaria mucho

Respuestas (2)

Bueno, lo que te estás perdiendo es el hecho de cuán pequeño es un agujero negro de este tipo. Wikipedia dice que un agujero negro con un peso de 10 soles tiene solo 30 km de diámetro.

Además, debe agregar la velocidad de escape del sol a la ecuación, que es 617,7 km/s. Entonces, el agujero negro golpeará la superficie del sol con aproximadamente 686,7 km/s.

El efecto es que el agujero negro básicamente perforará un cilindro de masa solar con un diámetro de 30 km, atravesará todo el núcleo del sol y saldrá por el otro lado. Tienes que darte cuenta de que este cilindro de masa es mucho más ligero que el agujero negro que lo atraviesa . Por lo tanto, el agujero negro no perderá la velocidad suficiente para ser capturado dentro del sol, y no podrá comerse al sol desde adentro.

En realidad, todo el proceso es como una bala que golpea una caja de malvaviscos. La caja de malvavisco puede ser mucho más pesada que la bala, pero aún así la bala pasará relativamente sin obstáculos. Y, al igual que la bala es mucho más densa que los malvaviscos, el agujero negro es mucho más denso que el sol. Entonces, al igual que la bala simplemente no encuentra suficientes malvaviscos en su camino a través de la caja para detenerla, el agujero negro no encuentra suficiente plasma solar en su camino a través del sol para obstaculizar significativamente su progreso.

Desvío: Estimación de la desaceleración

El núcleo del sol tiene una densidad de ρ ≈ 150 gramo C metro 3 . En aras de la simplicidad, supongamos que toda la masa del sol ( metro s = 1.99 ⋅ 10 30 k gramo ) está confinado dentro de una esfera de esta densidad. Esto da como resultado una esfera con un radio de r s = 146819 k metro (demasiado pequeño, el sol tiene un radio de 696342 k metro , pero queremos un límite superior en el efecto sobre el agujero negro).

La masa estelar que se encuentra en la trayectoria del agujero negro de radio. r b h = 15 k metro sería

metro C o yo yo i s i o norte = 2 r s ⋅ π r b h 2 ⋅ ρ
= 207560185 k metro 3 ⋅ ρ
= 3.11 ⋅ 10 22 k gramo
= 0.0000000157 metro s

Poniendo esto en relación con la masa de su agujero negro ( metro b h = 0.025 metro s ), podemos calcular la velocidad que resulta de la colisión completamente inelástica entre esa masa y el agujero negro:

v b h ⋅ metro b h = v o tu t ⋅ ( metro b h + metro C o yo yo i s i o norte )
⇔ v o tu t = v b h metro b h metro b h + metro C o yo yo i s i o norte
= 686.7 k metro s ⋅ 0.025 metro s 0.0250000157 metro s
≈ 686.7 k metro s

Parece que mi analogía con la bala y los malvaviscos estaba totalmente fuera de lugar. Es más como una bala antitanque atravesando una caja de algodón esponjoso...

Y eso es incluso con la suposición de que el sol fuera solo del núcleo, la distribución de masa real conduciría a un efecto aún menor...

El punto es que la masa estelar con la que interactúa el agujero negro es demasiado pequeña para cualquier efecto apreciable.

Por supuesto, debe esperar algo de radiación gamma fuerte cuando el agujero negro ingresa al sol, y algo más cuando sale por el otro lado. Pero esos estallidos de rayos serán diminutos en comparación con los 150 millones de kilómetros, así que dudo que sean lo suficientemente fuertes como para ser catastróficos. Sin embargo, puedo estar equivocado en eso, ya que no puedo hacer los cálculos en esto.

Entonces, lo siento, el apocalipsis no sucederá de esa manera...

Estoy de acuerdo de todo corazón con la mayor parte de su respuesta, excepto con la conclusión. La dinámica estelar es una ciencia vudú, y aunque el impacto puede ser pequeño, no podemos decir con certeza cuál sería el resultado final de eliminar esa columna (con todas las ondas de choque magnéticas y materiales que implicaría). Puede ser que no pase nada. Podría ser que dentro de treinta años una eyección de masa coronal aplaste el mercurio del cielo. Podría causar efectos climáticos a largo plazo que solo preocuparán a nuestros nietos. ¡Nadie lo sabe!
Gracias por el comentario. Estoy de acuerdo con lo que escribiste. Sin embargo, 617,7 km/s es la velocidad de escape en la superficie del Sol . Mi entendimiento es que si el BH simplemente roza la superficie del Sol, de hecho saldrá volando. Pero si se adentra más en la fotosfera, se unirá gravitacionalmente (¿órbita elíptica?); y si va aún más profundo, entonces esa órbita se vuelve más y más estrecha cuanto más cerca del centro de gravedad golpea.
Mientras que un agujero negro que atraviesa el Sol será como una bala que atraviesa una bola de malvaviscos, pero en esta analogía, la bala entra en órbita dentro de dicha bola de malvaviscos. ¿Supongo que esto ralentizará dicha bala con el tiempo? Dado que el núcleo del Sol en particular es bastante denso. Lo que me pregunto es cuánto tiempo tomaría esto: minutos; días; meses; ¿años?
@ ak7 Buen punto sobre la desaceleración, no lo consideré completamente. Estoy seguro de que, incluso cuando el agujero negro golpee el sol de frente, seguirá atravesándolo relativamente sin obstáculos. Y una vez que entre al sol, seguirá acelerando al principio. Sin embargo, la duda es si saldrá con más o menos de esos 617,7km/s. Tendré que hacer los cálculos sobre eso, que no puedo hacer ahora. Intentaré volver a esta pregunta con la respuesta sobre la desaceleración.
El cilindro sería mucho más delgado que 30 km, ya que la masa del agujero negro especificada por OP es solo 1/40 de la necesaria para un agujero negro de 30 km de diámetro...
@ak7 Ok, hice los cálculos ahora, mira el desvío para ver los resultados. Al final, incluso me sorprendió el poco efecto que tiene la colisión en el agujero negro...
@aCVn Lo sé :-) Pero de todos modos solo estoy haciendo una estimación de límites, y el error de que el cilindro se asume demasiado ancho está en la dirección correcta. Cualquier límite superior que obtenga con un tamaño de cilindro demasiado grande también es un límite superior en la realidad.

Si un agujero negro "choca" con su sol, no se dispersa mucha energía. Tal vez se escape un poco pero, más allá del horizonte de eventos, nada sale del agujero negro, y su planeta ahora está orbitando una mancha negra de pura gravedad y probablemente cayendo hacia adentro lentamente, pero sí, la gente podría sobrevivir a esto.

La gente no parece pensar que esto sea útil, así que proporcionaré algunos de mis conocimientos que podrían ser útiles. Debido a la reacción a mi respuesta, asumo que ya estás listo para tener algún tipo de explosión. Puede ser útil saber que nada (aparte de las cosas afectadas por sucesos cuánticos) puede viajar más rápido que la luz, aproximadamente a 830 000 millas por segundo. No es exacto, pero sé que la tierra está a 8 minutos luz del sol en promedio, por lo que las personas en el planeta tendrían al menos 8 minutos para encontrar una solución.

Y para no arruinar este desfile, pero debo decir que algo de menos masa que el sol realmente no debería considerarse un agujero negro. Pero esto es para otra discusión.

Gracias. Eso sería genial, pero lo que tenemos aquí es un cuerpo muy pesado (2,5% de la masa del Sol) que pasa de hipervelocidad a estacionario en un corto período de tiempo. ¿Adónde más podría ir esa energía?
En primer lugar, ¿por qué se detendría? No hay ningún objeto conocido que esté lo suficientemente cerca nominalmente de poder ejercer algún tipo de fuerza sobre un agujero negro. En lo que se refiere a la ciencia moderna, todo se inclina ante estas cosas. De manera realista, si tocara directamente la estrella, se la tragaría instantáneamente y continuaría navegando por el espacio.
@ ak7 segundo, esa no es una posible estimación de masa para un agujero negro. Los animo a investigar sobre los agujeros negros y, por supuesto, estoy abierto a recibir cualquier cosa que encuentren que lo haga posible. Investigaré un poco y lo siento si me equivoco.
El agujero negro choca con el Sol: ¿Qué tan rápido se libera la energía?
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