Lanzar un micro agujero negro al sol: ¿colapsa en un agujero negro o da como resultado una supernova?

El micro agujero negro no podría acumularse muy rápidamente debido a la intensa presión de radiación.

La intensa radiación de Hawking tendría una luminosidad de$3.6 \times 10^{14}$W, y un flujo aproximadamente isótropo en el horizonte de eventos de$\sim 10^{48}$W m$^{-2}$.

El límite de Eddington para tal objeto es sólo$6 \times 10^{9}$W. En otras palabras, con esta luminosidad (o superior), la acumulación se detiene a medida que la presión de radiación aleja la materia. No hay forma de que cualquier materia del Sol se acerque al horizonte de eventos. Si el agujero negro estuviera girando cerca del máximo posible, la radiación de Hawking se suprimiría y se permitiría la acumulación a la tasa de Eddington. Pero esto luego dejaría el agujero negro por debajo de su velocidad máxima de giro, lo que llevaría a aumentar rápidamente la radiación de Hawking nuevamente.

A medida que el agujero negro se evapora, la luminosidad aumenta , por lo que el problema de acreción solo podría volverse más severo. El agujero negro se evaporará por completo en unos 2000 años. Sus segundos finales aumentarían minuciosamente la cantidad de energía generada dentro del Sol, pero suponiendo que los rayos gamma de ultra alta energía se termalizaran, esto sería indetectable.

EDITAR: El límite de Eddington puede no ser el número apropiado a considerar, ya que podríamos pensar que la presión externa del gas dentro del Sol podría ser capaz de introducir material en el agujero negro. El límite de Eddington habitual se calcula suponiendo que la presión del gas es pequeña en comparación con la presión de radiación. Y, de hecho, ese es probablemente el caso aquí. La presión del gas dentro del Sol es$2.6 \times 10^{16}$Pa. La presión de radiación hacia afuera cerca del horizonte de eventos sería$\sim 10^{40}$Pa. El problema es que las escalas de longitud son tan pequeñas aquí que no me queda claro si estos argumentos clásicos funcionarán. Sin embargo, incluso si tuviéramos que optar por un micrón más macroscópico del agujero negro, la presión de radiación aún supera significativamente la presión del gas externo.

Respuesta corta: ni siquiera nos daríamos cuenta, no pasaría nada.

Pregunta adicional: la respuesta a esto es que no tiene relación con la tasa de supernovas, porque el mecanismo no causaría supernovas. Incluso si el agujero negro fuera más masivo y pudiera crecer, la tasa de crecimiento sería lenta y no se produciría una nucleosíntesis explosiva porque el gas no sería lo suficientemente denso como para degenerar.

Las cosas cambian en una enana blanca degenerada, donde las temperaturas mejoradas alrededor de un miniagujero negro en acumulación podrían desencadenar una fusión termonuclear de carbono desbocada, ya que la presión en un gas degenerado es en gran medida independiente de la temperatura. Esta posibilidad ha sido explorada por Graham et al (2015) (gracias a Timmy), quienes de hecho concluyen que las tasas de supernova de tipo Ia podrían limitar la densidad de microagujeros negros en el rango$10^{16}$a$10^{21}$kg.

El intenso flujo de radiación de Hawking de aproximadamente$10^{13}$Watt evitará que cualquier materia solar se acerque al horizonte de eventos. Entonces, la radiación de Hawking crea una pequeña burbuja que evita que crezca por acreción.

Esto podría ayudar: http://xaonon.dyndns.org/hawking/

10^9 KG da:

una temperatura de 1.227203e+14 Kelvin

y una luminosidad de 3.563442e+14 watts

y un tamaño unas 500 veces más pequeño que un protón por radio, lo que haría bastante difícil una tasa de absorción equivalente a su radiación de Hawking porque es más de cinco órdenes de magnitud más caliente que el interior del sol y, al mismo tiempo, mucho más pequeño que un átomo.

Con esa masa, un agujero negro ni siquiera crearía una buena bolsa de material muy denso atraído gravitacionalmente a su alrededor. A solo la distancia de un radio atómico, incluso en el centro densamente poblado del sol, su gravedad caería más de un millón de veces.

Con ese tamaño, es difícil imaginar que tendría incluso efectos de marea significativos. Si existiera un agujero negro de este tipo y pudieras acercarte a él (ignorando la radiación de Hawking que emite), tendrías que acercarte a unas 3 pulgadas para sentir una fuerza de 1 G, lo que sería extraño porque el las fuerzas de las mareas disminuirían la gravedad rápidamente, pero mientras mantuvieras una distancia razonable, no se sentiría peligroso, tal vez como lo que se siente al sostener un imán, pero tú eres el imán.

Ahora bien, si pasara a través de usted, probablemente dejaría un agujero del tamaño de una bala, por lo que no sería divertido, y su radiación también sería letal, pero si mantiene la distancia, parecerá gravitacionalmente bastante débil hasta que esté muy cerca.

Entonces, si quieres un agujero negro que se coma el sol, creo que tienes que hacerlo más grande, como una suposición aproximada, tal vez 10 ^ 13 o 10 ^ 14 kg, más o menos e incluso entonces, espero que tomaría un mucho tiempo para comer el sol.

Ahora, en cuanto a comer el núcleo que lleva al colapso, un agujero negro tan pequeño no tendría un efecto notable, pero a medida que crece, sucederían dos cosas.

Podría crear una pequeña área de mayor presión, esencialmente un disco de acreción dentro del sol y la formación del disco de acreción crearía calor adicional, así como esos encantadores chorros que salen disparados de los polos. El calor adicional probablemente alejaría la materia del centro del sol más rápido de lo que la bolsa de alta gravedad arrastraría las cosas hacia él. El efecto neto sería complicado porque en el área localizada tendrías más energía, pero esa más energía calentaría el sol, haciendo que el sol se expanda. También tendría una especie de efecto de agitación de los chorros de energía. El efecto total es, para mí, muy difícil de decir.

Ahora, a medida que el microagujero negro crece, el sol se parecerá cada vez menos a un sol y cada vez más a un disco de acreción con dos chorros saliendo disparados. Las etapas intermedias son complicadas, pero el comienzo (no hay mucha diferencia) y el final (disco de acreción del agujero negro) no son difíciles de predecir.

Ahora, en convertirse en supernova, eso, no lo creo porque los agujeros negros, mientras comen, disparan demasiado calor en el proceso. Una estrella se convierte en nova porque el núcleo se enfría y al enfriarse colapsa y al colapsar, bueno, ya sabes el resto. Un agujero negro proporcionaría un calor constante y constante mientras se alimenta, por lo que no veo ningún mecanismo para un momento de nova, y así es básicamente como funciona una nova: sucede todo a la vez. Una nova es como una tormenta perfecta, donde todo cae muy rápido y luego toda esa materia rebota y explota hacia afuera. Un colapso del núcleo es un evento muy diferente a un agujero negro con un disco de acreción.

Tal vez me perdí algo, pero esa es mi opinión sobre este escenario bastante improbable, y para que conste, no creo que existan microagujeros negros.

Parece que para las enanas blancas, la respuesta es supernova, si las masas son lo suficientemente grandes: consulte http://arxiv.org/abs/1505.04444 , un blog que analiza el artículo está aquí: http://astrobites.org/2015 /06/03/detonando-enanas-blancas-con-agujeros-negros/

Teniendo en cuenta que el enlace anterior discutía específicamente las enanas blancas, supongo que para la densidad más baja de una estrella normal, un microagujero negro en realidad pasa directamente, presumiblemente ganando algo de masa.

De hecho, el documento analiza los microagujeros negros primordiales y establece "agujeros negros primordiales con masas ∼$10^{20}$gm-$10^{24}$gm no puede ser un componente significativo de la materia oscura".