¿Qué tan rápido puede un agujero negro ‘consumir’ un planeta?

Cuéntanos cuál podría ser el movimiento relativo.

Júpiter haría un agujero negro de radio de 2,8 metros. Un balón de fútbol tiene un radio de 11 cm, o el 3,8% de la masa de Júpiter como un agujero negro.

Digamos que la órbita del agujero negro alrededor de este Júpiter incluye la superficie exterior del planeta justo cerca del agujero negro. La mayoría de la atmósfera puede tardar meses en “agitarse” y ser tragada. Probablemente décadas hasta que consumió lo suficiente como para pesar más que Júpiter. Entonces, probablemente, Júpiter estaría dentro del límite de Roche de este agujero negro, y sería cortado en un sistema de anillos, que alimentaría el agujero negro durante otros doscientos años.

Ahora, si se fusionaron lentamente, no en órbita, podrían pasar solo horas o meses hasta que Júpiter se fuera.

Si el agujero negro se moviera realmente cerca / a alta velocidad, probablemente se tragaría algo de masa y la conservación del impulso lo ralentizaría. Pero Júpiter aún estaría allí en gran medida (podría perder el 50% de su masa, más o menos).

Tenga en cuenta que, para que las cosas caigan, tiene que tener el impulso justo, lo que puede implicar mucha fricción y colisiones, que será energía que se rocía alrededor … y tiende a empujar el material.

¡No creo que esta sea una pregunta simple!

El primer orden del día es preguntar ¿cuánta gravedad tiene este pequeño?

Un balón de fútbol reglamentario mide 71 cm de circunferencia, por lo que el radio del horizonte de eventos es de alrededor de 0,10 m. La ecuación para el radio de un agujero negro es esta:

[matemáticas] r = \ frac {2 GM} {c ^ 2} [/ matemáticas]

Entonces, el agujero negro pesa alrededor de [matemáticas] 10 ^ {27} kg [/ matemáticas] que, para poner esto en contexto, es aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter … dos veces la masa de Saturno … aproximadamente 2000 veces menos que el Sol .

Eso realmente no es mucho para un agujero negro, y es difícil imaginar cómo podría haberse formado algo así. Pero ahí está.

Los pequeños agujeros negros se evaporan gradualmente y deberíamos considerar si este lo hará: un agujero negro del tamaño del sol tardaría 10 ^ {67} años en evaporarse, pero la tasa es proporcional al cubo de la masa, lo que pone el tiempo de evaporación de este alrededor de 10 ^ {60} años, por lo que no va a desaparecer pronto.

La gravitación mutua entre Júpiter y el balón de fútbol de media masa de Júpiter es suficiente para unirlos bastante rápido si se encuentran de frente, pero es posible que simplemente orbiten entre sí, en cuyo caso el agujero negro probablemente nunca comas mucho en absoluto.

Pero dado que estamos buscando un escenario más jugoso: si comienzan muy lejos y se unen de frente por su gravitación mutua, para cuando se encuentren, el agujero negro podría atravesar el corazón de Júpiter en velocidades superiores a la velocidad de escape de Júpiter, que está en el rango de 60 a 70 km / segundo. Júpiter no ofrecería ninguna resistencia al agujero negro, por lo que se iría a la misma velocidad que entró. Júpiter tiene 150,000 km de diámetro, lo que significa que el agujero negro lo atravesaría en aproximadamente una hora, luego se dispararía por el otro lado … gradualmente volvería a disminuir la velocidad … luego repetiría el proceso una y otra vez.

La velocidad fenomenal de cada pase a través de Júpiter no le daría al material mucho tiempo para acelerar hacia el agujero negro, por lo que cada pase podría no comer una cantidad significativa de Júpiter en absoluto … solo un poco más que un cilindro del diámetro de una pelota de fútbol y 150,000 km de largo. Eso apenas aumentaría la masa del agujero negro en absoluto … y apenas cambiaría la masa de Júpiter tampoco.

En este escenario de una colisión frontal con el agujero negro que está muy lejos de Júpiter desde el principio, parece que el tiempo que tomaría consumir el planeta sería muy considerable.

Pero mucho más probable sería que terminaran orbitando entre sí.

Esto significa que todo depende de la distancia inicial entre ellos y su movimiento relativo inicial.

Supongo que en el peor de los casos, podría tomar una gran cantidad de pases a través de Júpiter para comer una fracción significativa de eso, y eso podría llevar millones de años para hacer un cambio significativo en cualquiera de ellos.

En el mejor de los casos, terminan en órbita uno alrededor del otro, lo suficientemente separados como para que nunca se coma mucho material.

Pero en una órbita en descomposición, el agujero negro eventualmente entraría en espiral en Júpiter y luego la tasa de consumo sería bastante más rápida.

Si el agujero negro de alguna manera terminara estacionario en el centro de Júpiter, entonces la presión en las capas externas de gas de Júpiter aumentaría, pero la presión solo reduciría el diámetro de Júpiter, no causaría un colapso inmediato. Júpiter a menudo se describe como una ‘estrella fallida’ y uno podría imaginar que agregarle un 50% más de masa podría encenderlo … lo que agregaría aún más complicaciones a esta pregunta. Sin embargo, tomaría alrededor de 80 veces la masa actual de Júpiter para causar eso, y solo estamos hablando 1.5 veces … así que ese no es el resultado.

Algunos creen que el centro de Júpiter es un ENORME diamante sólido … que posiblemente podría sostenerse a pesar de un gran agujero de vacío en el centro, por lo que no es como si hubiera una repentina contracción interna.

Pero entonces no deberíamos considerar a Júpiter y el agujero negro por sí mismos. La gravedad del Sol se convierte en un factor que altera la órbita del agujero negro en cada pasada.

El diablo está en los detalles aquí.

Un problema mayor sería que la adición de un Júpiter de tamaño medio de vuelo rápido (ya sea en forma de un agujero negro, o simplemente un nuevo gigante gaseoso) al Sistema Solar interrumpiría las órbitas de todos los demás planetas. ¡y quién sabe qué efectos tendría eso! De repente, todos los planetas se mueven y las consecuencias son difíciles de predecir.

¡No creo que esta sea una pregunta simple!

Hay mucha información contradictoria sobre los agujeros negros. Las ecuaciones de campo de Einstein permiten agujeros negros de cualquier tamaño. Pero no hemos observado agujeros negros muy pequeños. Un balón de fútbol contendría aproximadamente 3 masas de tierra si fuera un agujero negro. Todas las teorías sobre cómo la materia cae en un agujero negro son solo hipótesis. Lo que sabemos por observación indirecta es que los agujeros negros generalmente tienen mucha materia fuera del horizonte de eventos, por lo que los agujeros negros pueden ser muy brillantes cuando consumen estrellas. Por lo general, se tarda muchos meses, según se observa en las observaciones, para que un agujero negro se trague una estrella. Las observaciones aparecen como luces brillantes similares a las observadas en una supernova con radiación de rayos X que dura más de diez meses, dependiendo del objeto que cae en el agujero negro. La mayor parte del material puede permanecer orbitando el agujero negro durante siglos.

Es muy poco probable que un planeta irradie luz cuando cae en un todo negro, por lo que tenemos que ir observando las estrellas.

Un planeta orbitará un agujero negro como si fuera el sol a menos que su órbita golpee el horizonte de sucesos. A medida que el material del planeta que golpea el horizonte de eventos comienza a estirarse, habrá un efecto de marea. Si el planeta se comporta como una estrella, gran parte del material rodeará el agujero negro en un disco de acreción como nuestro cinturón de asteroides o los anillos de Saturno. Puede tomar meses o años o cientos de años para que el agujero negro coma el resto del cinturón de acreción.

Aquí hay una ilustración de cómo se vería si una estrella fuera tragada por un agujero negro y un ejemplo de cómo los agujeros negros pueden ser muy brillantes.

Medido por un marco de referencia externo (denominado “tiempo lejano”), un objeto que cae tarda un tiempo infinito en alcanzar el horizonte de eventos.

Desde la perspectiva de un observador en el objeto (o en física, “co-moviéndose” con el objeto), el tiempo para alcanzar el horizonte de eventos es finito.

Ninguno de estos clientes le está dando su respuesta. Hasta que vea algún cálculo escrito, entonces sabrá que puede tener una respuesta legítima. Hay un cálculo involucrado porque el planeta será atraído por la gravedad de los agujeros negros que se moverá “será consumido” a una velocidad exponencial.

No soy bueno con el cálculo, por eso sigo tu pregunta: esperar una respuesta decente.

Parece que este es un proceso durante un largo período de tiempo. Al igual que en los BHs, estamos en el centro de cada galaxia, estamos en ese proceso ahora porque estamos bajo el control de la gravedad de BH. Lentamente seremos arrastrados con nuestra inexorabilidad de la estrella hacia el BH, a medida que nos acerquemos parece que las cosas se aceleran hasta llegar al horizonte de eventos y luego el BH puede tragarse un sistema estelar muy rápido, después de que la estrella y sus planetas asistentes se rompan aparte, hasta el nivel de partículas. Toda esa masa se agregará a la masa del BH, solo piense en toda la masa de toda esta galaxia comprimida en el tamaño de la Tierra. . .

La respuesta sin duda es: como una aspiradora en una playa de arena.

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