¿Y si el meteoro de Chelyabinsk hubiera sido un agujero negro de masa equivalente?

Actualización: los valores de luminosidad del agujero negro y la composición de la radiación de Hawking emitida por un agujero negro caliente reclamados en esta respuesta parecen ser inexactos. Consulte la respuesta de @AVS para obtener una descripción más precisa.

Para un agujero negro de una masa de unos pocos miles de toneladas métricas, la radiación de cuerpo negro de Hawking correspondería a una temperatura astronómicamente alta de aproximadamente$10^{16}$k ($\because T = \frac{1.227 \times 10^{23}}{M}$). La radiación de un agujero negro tan caliente sería principalmente en rayos gamma de alta energía y cada fotón transportaría TeV de energía. Tenga en cuenta que la temperatura indicada anteriormente es de órdenes de magnitud más alta que la requerida para comenzar la fusión nuclear.

Como la mayoría de los meteoros tienen velocidades muy por encima de la velocidad de escape de la Tierra, el agujero negro podría atravesar la Tierra en una órbita hiperbólica alrededor del núcleo de la Tierra (supongo que no hay ningún otro mecanismo, electromagnético o de otro tipo que haga que el agujero negro perder energía pero podría estar equivocado).$2 \times 10^{18} W$de energía es enorme, de hecho un orden de magnitud mayor que la cantidad de radiación solar recibida por la tierra y toda esa energía está en forma de rayos gamma de alta energía. Esto podría ser el fin de todas las formas de vida en la tierra y desfiguraría permanentemente la tierra.

Actualización: no solo una fracción de la tierra o "mucha gente" como dice en la actualización de su pregunta, creo que la potencia de salida sería suficiente para esterilizar todo el planeta o al menos las formas de vida macroscópicas. Considere el hecho de que todas las bombas nucleares jamás probadas y desplegadas en la Tierra hasta ahora juntas suman alrededor de$10^{18} J$. Eso significaría que la potencia de salida del agujero negro sería equivalente a hacer estallar todas esas bombas cada segundo. Además, la temperatura de la explosión y la energía de los fotones producidos serían órdenes de magnitud más altos que los producidos por cualquier fisión normal o una bomba nuclear de fusión. Las reacciones desbocadas que seguirían a tal evento tendrían consecuencias directas e indirectas sobre la vida en la Tierra. Considere también el hecho de que la potencia de salida y la temperatura del agujero negro aumentan cada vez más a medida que el agujero negro se evapora y reduce su masa.

La temperatura de la radiación de Hawking en unidades de energía (para un$1.3\cdot10^{7}\,\text{kg}$agujero negro) es

$$T=\frac{\hbar c^3}{8\pi G M} \approx 813\,\text{GeV} .$$

Como se explica en mi respuesta a la pregunta

¿Cuál es la composición relativa de la radiación de Hawking?

para temperaturas tan altas, la radiación de Hawking consiste principalmente en quarks y gluones que rápidamente se hadronizan produciendo chorros. Y dado que los quarks y los gluones tienen muchos grados de libertad (debido al color y el sabor), como resultado, la potencia total radiada por un agujero negro con una temperatura tan alta sería mucho mayor que el número de la calculadora de radiación Hawking de Xaonon. El documento citado en mi respuesta mencionada anteriormente:

• MacGibbon, JH y Webber, BR (1990). Emisión de chorros de quarks y gluones de agujeros negros primordiales: los espectros instantáneos . Revisión física D, 41(10), 3052, doi .

proporciona la siguiente figura para el poder total de la radiación de Hawking (omitiré las incertidumbres):

$$P_\text{tot}\approx 3.2\times10^{24}\left(\frac{T}{\text{GeV}}\right)^{2.1}\,\text{GeV sec}^{-1}.$$ Para $13\,000$toneladas métricas agujero negro, esto da $P_\text{tot}\approx 6.2\cdot10^{20}\,\text{W}$, dos órdenes de magnitud mayor que la cifra de la calculadora. (En realidad, la potencia debería ser aún mayor si se incluye la emisión de bosones de Higgs). Tal poder corresponde al menos a $7 \,\text{tons}\,\text{sec}^{-1}$pérdida de masa para el agujero negro, por lo que la vida útil total (de $13\,000\,\text{tons}$) sería menos de 10 minutos. Este poder también excede en gran medida el límite de Eddington, por lo que no habría absorción de materia.

Aproximadamente la mitad de esta energía se liberaría en forma de neutrinos/antineutrinos (y una pequeña fracción en forma de gravitones) y, por lo tanto, no estaría (notablemente) interactuando con ninguna materia. El resto de la energía estaría en forma de rayos gamma energéticos y hadrones y leptones relativistas y produciría definitivamente un cataclismo planetario.

La estructura exacta de tal cataclismo depende de la geometría de una colisión. Incluso si asumimos un sobrevuelo del agujero negro cuando la etapa final de su explosión ocurrió lo suficientemente lejos de la superficie de la Tierra, la energía absorbida por la Tierra seguiría siendo enorme.

Recuerde que Tsar Bomba lanza solo sobre$2\,\text{kg}\cdot c^2$de energía, mientras que nuestro agujero negro libera alrededor de 1000 veces esa energía (en forma de partículas cargadas) cada segundo . Incluso si ignoramos por completo la irradiación de la Tierra durante la aproximación del agujero negro (la atmósfera superior absorbería una parte considerable de la energía en una gran superficie), un vuelo de 5 segundos dentro de la atmósfera produciría una bola de fuego equivalente a varios miles de Tsar Bombas. La onda de choque creada sería destructiva en todo el mundo. Si se deposita una cantidad considerable de energía en el interior del núcleo terrestre, se produciría un terremoto de enorme magnitud.

Sin embargo, mientras que tal cataclismo tiene el potencial de acabar con la civilización humana, en términos de capacidades caloríficas de los océanos del mundo (y de la Tierra misma), la energía total es relativamente menor. Entonces, la vida dentro del océano probablemente sobreviviría.

Ese meteoro fue observado con bastante claridad. Y se movía a velocidades que no sorprenden para un meteorito, así que llámalo 20 km/s solo para tener un número.

3E8 vatios serán visibles a una distancia bastante buena. Creo que lo hubiéramos visto venir. Si no se quedó en la Tierra, entonces en los 2 días de vida que tiene, solo hace unos 3E6 km. Si esa cantidad de masa se convirtiera en radiación dentro de esa distancia, creo que nos daríamos cuenta. Se vuelve mucho más brillante hacia el final IIRC.

Creo que con ese radio para el horizonte, y tanta radiación saliendo, no se da cuenta de que una pequeña cosa como una roca puede atravesarla. Creo que termina quemando un agujero delante de él, con la presión de la radiación empujando los escombros fuera del camino.

Así que estoy estimando 2-ish. Una luz muy intensamente brillante, del tamaño de una punta de alfiler, va casi en línea recta, sale por el otro lado. Si te golpea, será bastante desagradable. Probablemente una gran cantidad de radiación dura seria proveniente de él. Luego viaja unas cuantas veces la distancia a la luna, luego se va con un gran destello final. Lo malo que sería ese destello final es más de lo que puedo calcular.

Antes de que la materia pueda ser consumida por un agujero negro, debería disipar su impulso y aquí viene el disco de acreción. Sin embargo, un pequeño agujero negro no puede alimentarse de manera efectiva, porque su horizonte de eventos es demasiado pequeño, en segundo lugar, tal agujero negro estaría irradiando mucha energía, lo que evitaría que cualquier materia se acerque. Además, un agujero negro de este tipo no podría disipar su impulso y penetraría en la Tierra y se iría volando.

Digamos que estoy equivocado y se hundiría hasta el centro del planeta. En ese caso, toda su energía se depositaría en el núcleo de la tierra. La evaporación de un agujero negro con una masa de diez a trece mil toneladas métricas liberaría alrededor de$10^{24}\,{\rm J}$, y si repartimos esta energía sobre$6\times10^{24}\,{\rm kg}$del núcleo de la tierra, su efecto sería insignificante. Sin embargo, el agujero negro estaría irradiando sobre$2\times10^{18}\,{\rm W}$que podría ser suficiente para producir y mantener un túnel que arroja plasma caliente en la atmósfera y$10^{24}\,{\rm J}$depositado en$6\times10^{21}\,{\rm g}$de la atmósfera de la Tierra quemaría todo en la superficie del planeta.