Effet des fusions de trous noirs sur la vie [fermé]

Ilya Grushevskiy

Effet des fusions de trous noirs sur la vie [fermé]


L’énergie gravitationnelle libérée dans l’explosion affecterait-elle la vie d’une manière ou d’une autre si elle se trouvait sur une planète proche?

citron

La fusion de deux trous noirs à des milliards d’années-lumière a «affecté la vie» (LIGO l’a mesurée et les médias sont devenus fous).

CuriousOne

La gravitation ne le fera pas, mais certains des autres effets le seraient. Ne vous inquiétez pas, cela ne peut pas arriver car aucun système de ce type n’est situé à proximité.

Réponses


 Lawrence B. Crowell

Vous ne voudriez pas être très proche d’une fusion de trous noirs. Supposons que vous ayez deux trous noirs de la même masse

M

et

m = g M / c 2

. Le rayon de chaque trou noir est alors

r = 2 m

et la zone d’horizon est

UNE = 4 π r 2

= 16 π m 2

. Deux contraintes s’imposent. La première est que les solutions de type D ont des vecteurs de meurtre temporels, qui sont des isométries qui conservent l’énergie de masse, et avec la fusion, le rayonnement gravitationnel se trouve dans une région asymptotiquement plate où nous pouvons à nouveau localiser l’énergie de masse. Donc, la masse initiale

2 M

est l’énergie totale. L’entropie des deux trous noirs est une mesure des informations qu’ils contiennent et cela aussi est constant. Ainsi, la zone d’horizon du trou noir résultant est la somme des deux zones d’horizon,

UNE F = 2 UNE

= 32 π m 2

, qui a

2 M

la masse des deux premiers trous noirs. Maintenant avec conservation de l’énergie de masse

E t = 2 M = 2 M + E g w a v e

E t = 2 M = 2 M + E g w une v e

et la masse-énergie du rayonnement gravitationnel est

.59 M

. C’est beaucoup d’énergie de masse!

Cette énergie de masse dans l’onde de gravité détruit-elle les planètes? L’équation du champ d’Einstein est

g une b = ( 16 π g / c 4 ) T une b

, où je vais en arrière du calcul de l’enveloppe, considérer l’interaction de la matière de l’onde gravitationnelle comme sa densité d’énergie. le

T une b

concerne alors l’interaction de l’onde gravitationnelle avec un ensemble de masses, et l’énergie de masse du rayonnement gravitationnel est absorbée par ces masses. Concentrons-nous sur le

T 00 = ρ

ou la densité massique-énergétique. Pour obtenir cette densité, il fallait considérer cette masse-énergie sous la forme d’une onde de gravité dans un volume

V = ( 4 π / 3 ) r 3

. le

g 00

le terme de courbure est alors

g 00 = 16 π g c 4 M c 2 / V = 4,1 × 10 43 N 1 × .59 M × 9,0 × 10 16 m 2 / s 2 / V ,

g 00 = 16 π g c 4 M c 2 / V = 4.1 × dix 43 N 1 × .59 M × 9.0 × dix 16 m 2 / s 2 / V ,

où je vais maintenant supposer

M = dix M s o l

= 2 × dix 30 k g

g 00 = 4,4 × 10 6 m / V

g 00 = 4.4 × dix 6 m / V

Supposez maintenant que vous êtes

1 × dix 9

m loin. La courbure est alors sur le point

1 × dix 21 m 2

.

Combien de gravité est-ce que j’attendrais de cela? La courbure de Riemann pour la gravitation à la surface de la Terre est

R = g M / c 2 r 3

ou

R = 6,7 × 10 11 N m 2 / k g 2 × 6 × 10 24 k g 9 × 10 16 m 2 / s 2 × ( 6,4 × 10 6 m ) 3 = 1,7 × 10 23 m 2 .

R = 6,7 × dix 11 N m 2 / k g 2 × 6 × dix 24 k g 9 × dix 16 m 2 / s 2 × ( 6,4 × dix 6 m ) 3 = 1,7 × dix 23 m 2 .

Ainsi, si vous étiez à environ un million de kilomètres de la coalescence de deux trous noirs, la courbure induite serait comparable à la courbure gravitationnelle ici sur Terre.

Cela semble un peu surprenant, car si

.59 M

quantité d’énergie de masse est générée par la collision de deux trous noirs, alors cela semble impliquer une énorme quantité de violence locale. C’est ce terme de couplage

16 π g c 4

étant si petit que l’effet gravitationnel est si petit. C’est pourquoi la détection du rayonnement gravitationnel à de nombreuses années-lumière est si difficile.


 Mark Fischler

Votre question diffère du titre, en ce qu’un trou noir « explosant » se produit lorsque la masse est très petite et donc l’effet Hawking provoque une libération presque instantanée de toute la masse restante sous forme d’énergie. Cela n’aurait pas beaucoup d’effet sur quoi que ce soit, bien que s’il se produisait à l’intérieur de votre corps, le rayonnement ionisant total serait suffisant pour provoquer un cancer avec une probabilité assez élevée.

Supposons donc que nous parlons de fusions de trous noirs, comme dans le titre de la question.
Faisons quelques hypothèses supplémentaires:  »

  • La vie en question est sur une planète qui, avant et après la fusion, n’était ni dans l’horizon des événements ni dans un trou noir.

  • La planète en question était en orbite autour d’une étoile active plutôt que d’un des trous noirs (bien que le système étoile / planète aurait pu être en orbite autour d’un trou noir). Sans une telle étoile, la vie ne pourrait pas exister.

  • La planète est faite de matériaux planétaires ordinaires (roches, noyau de fer ou autre) et n’a pas été récemment séparée par les forces de marée associées à la proximité d’un trou noir. (Le gradient de gravité près de l’horizon des événements d’un trou noir massif surmonte toutes les forces d’adhésion moléculaire. Et briserait la planète.)

  • Les trous noirs ont la taille de quelques à quelques centaines de masses stellaires, plutôt que d’avoir une masse comparable à celle d’une galaxie.

Ainsi, lorsque les deux trous noirs fusionnent, il y a une impulsion considérable d’ondes gravitationnelles qui (en fonction du moment angulaire net) est dominée par le rayonnement quadrapolaire (ce qui signifie qu’elle tombe sous la forme r ^ 4), mais le moment angulaire peut contribuer aux termes de rayonnement dipolaire et ondes de gravité.

Lorsque nous considérons l’effet sur la vie elle-même, ces ondes de gravité ne seraient pas assez fortes pour perturber localement les forces moléculaires, de sorte qu’elles ne tueraient pas immédiatement la vie.

Lorsque nous considérons l’effet sur la vie elle-même, ces ondes de gravité ne seraient pas assez fortes (même intégrées sur la masse planétaire) pour perturber la structure de la planète.

Donc, à première vue, la vie survit.

Mais l’étoile est une « masse d’essai » BEAUCOUP plus grande et sera affectée par les vagues, suffisamment pour changer la distribution des densités suffisamment pour provoquer un changement temporaire (des milliers d’années) de sa production d’énergie. Cela pourrait bien détruire lentement la vie sur la planète, par le froid ou une chaleur excessive.

 

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