Is é mais poll dubh an t-aon fhachtóir cinntitheach de gha léaslíne na hócáide, i gcás poll dubh neamh-rothlach, iargúlta, mar a léiríonn an t-ionsamhladh seo. Creidmheas íomhá: foireann SXS; Bohn et al. 2015.

Fiafraigh de Ethan: An bhfásann poill dhubha níos gasta ná mar a ghalraíonn siad?

Nuair a thiteann ábhar isteach, fásann poill dhubha. Ach deir radaíocht Hawking go lobhadh poill dhubha. Cé a Bhuaigh?

“B’fhéidir gurb é sin ár mbotún: b’fhéidir nach bhfuil suíomhanna cáithníní agus treoluas ann, ach tonnta amháin. Níl ann ach go ndéanaimid iarracht na dtonnta a chur in oiriúint dár smaointe réamhcheaptha maidir le suíomhanna agus treoluas. Is é an neamhréir a eascraíonn as seo is cúis leis an neamh-intuarthacht dealraitheach. " -Stephen Hawking

Is iad poill dhubha na rudaí aonair is ollmhór sa Cruinne ar a dtugtar. Níos mó ollmhór ná fiú an Ghrian - uaireanta na milliúin nó fiú na billiúin uaireanta chomh ollmhór - cruthaítear iad ó thitim réaltaí ultramassive agus a n-iarsmaí. Tá sé i gceist ag aon rud a thrasnaíonn léaslíne na hócáide an t-uathúlacht lárnach a bhaint amach, ag méadú mais an phoill dhubh. Ach a bhuíochas leis an teaglaim de choibhneasacht ghinearálta, a insíonn dúinn an chaoi a bhfuil mais cuartha sa spás, agus teoiric réimse chandamach, a insíonn dúinn conas a iompraíonn spás folamh go spontáineach, foghlaimímid nach bhfanann poill dhubha seasmhach go deo, ach go lobhadh. Cén ceann a bhuaigh: an fás nó an lobhadh? Sin an rud ba mhaith le Steve Fitch a fháil amach:

“An bhfuil tú ag fiafraí cén fáth nach mbeadh poill dhubha ag fás níos gasta ná mar is féidir leo galú mar gheall ar radaíocht [Hawking]. Má tá péirí cáithníní ag brúchtadh i ngach áit sa spás, lena n-áirítear léaslínte imeachta [poll dubh], agus mura bhfuil gach ceann acu ag cur as dá chéile go gairid ina dhiaidh sin, cén fáth nach dtarlaíonn [poll dubh] go mall mar gheall ar cháithníní marthanacha nach bhfaigheann díothaithe? "

Tá míthuiscint anseo, áfach. Tosaímid leis sin.

Taispeánann léirshamhlú ar QCD an chaoi a n-imíonn péirí cáithníní / antiparticle as an bhfolús chandamach ar feadh méideanna an-bheag ama mar thoradh ar éiginnteacht Heisenberg. Creidmheas íomhá: Derek B. Leinweber.

Sea, is áit spéisiúil é spás folamh. Ar go leor bealaí, níl sé an-fholamh ar chor ar bith! Cinnte, is féidir leat a shamhlú go dtógfaidh tú an t-ábhar go léir, an radaíocht go léir, an quanta fuinnimh go léir, fiú an cuaire go hiomlán as réigiún spáis, go dtí go mbeidh gach a bhfuil fágtha chomh gar do “rud ar bith” agus is féidir linn a fháil sa Cruinne seo . Ach fiú ag an am sin, ní nialas fuinneamh nialas an spáis fholamh sin. Fiú amháin le gach rud is féidir leat a bhaint de, tá méid neamh-nialasach fuinnimh ann fós is gné dhílis den spás féin. Bealach amháin is féidir linn é sin a shamhlú ná mar phéirí cáithníní-antiparticle, ag gobadh isteach agus amach as.

Anois, glac an léirshamhlú céanna sin, agus cuir poll dubh sa spás sin.

Bíonn péirí cáithníní-antiparticles pop isteach agus amach as go leanúnach, laistigh agus lasmuigh de léaslíne imeachta poll dubh. Nuair a bhíonn duine dá mbaill ag péire a chruthaítear lasmuigh, sin an uair a éiríonn rudaí suimiúla. Creidmheas íomhá: Ulf Leonhardt ó Ollscoil Chill Rímhinn.

Beidh trí réigiún agat ina dtiocfaidh na péirí cáithníní-antiparticle seo chun cinn:

  1. Sa chás go dtosaíonn an dá bhall beirte taobh amuigh den pholl dubh, bíonn siad ann agus ath-dhíothú lasmuigh.
  2. Sa chás go dtosaíonn an dá bhall péire taobh istigh de léaslíne imeachta an phoill dhubh, bíonn siad ann agus ath-dhíothú laistigh díobh.
  3. Nuair a thosaíonn an dá bhall lasmuigh, ach titeann duine amháin isteach agus éalaíonn an duine eile.

Sea, tá sé seo róshimplithe, ach tá sé ar cheann de na híomhánna is simplí a chuireann na gnéithe cáilíochtúla i gceart, cé nach ndéanann sé cur síos cruinn ar an áit as a dtagann radaíocht Hawking nó cad é a speictream fuinnimh. I ndáiríre, is é an rud a gheobhaidh tú amach ná speictream radaíochta do dhaoine dubha - den chuid is mó i bhfoirm fótón le fuinneamh an-íseal - baineann sé sin le méid léaslíne imeachta do pholl dubh, áit a radaíonn poill dhubha níos lú.

Is dosheachanta radaíocht Hawking ó thuar na fisice chandamach san am cuartha timpeall ar léaslíne imeachta poll dubh. Taispeánann an léaráid seo gurb é an fuinneamh ón taobh amuigh de léaslíne na hócáide a chruthaíonn an radaíocht, rud a chiallaíonn go gcaithfidh an poll dubh mais a chailleadh mar chúiteamh. Creidmheas íomhá: E. Siegel.

Is é an rud a chaithfidh tú a thuiscint ná nach bhfuil na “péirí” seo ann go fisiciúil; is uirlisí ríofa amháin iad. Ní féidir le péire a bhíonn ann laistigh den pholl dubh mais a chur leis an bpoll dubh féin, toisc go bhfuil an fuinneamh iomlán ann mar an gcéanna i gcónaí. Tar éis an tsaoil, tháinig an fuinneamh do na péirí cáithníní-antiparticle ón spás timpeall air! Ach má tá fuinneamh agat a eascraíonn ón spás taobh amuigh agus má bhíonn fíor-radaíocht mar thoradh air ag imeacht ón bpoll dubh, caithfidh an fuinneamh sin teacht ón bpoll dubh féin, ag ísliú a mhaise. Sin mar a oibríonn radaíocht Hawking, agus sin an fáth go lobhadh poill dhubha sa deireadh.

Is réigiún sféarúil nó sféaróideach é léaslíne imeachta poll dubh nach féidir le haon rud, nach fiú éadrom éalú uaidh. Ach lasmuigh de léaslíne na hócáide, meastar go scaoileann an poll dubh radaíocht. Creidmheas íomhá: NASA; Jörn Wilms (Tübingen) et al .; ESA.

Is féidir linn an ráta lobhadh seo agus teocht na radaíochta a chainníochtú, agus a fháil amach go gcaillfidh poill dhubha mais ag ráta an-mhall! Maidir le poll dubh mais na Gréine, is é 62 nanoKelvin teocht reatha a radaíochta Hawking, agus tógfaidh sé 10⁶⁷ bliain galú. Maidir leis an gceann ag ionad ár réaltra, gathaíonn sé ag 15 femtokelvin agus tógann sé 10⁸⁷ bliain galú. Tógfaidh sé 10¹⁰⁰ bliain na poill dhubha is mó ar fad a ghalú! Ach i rith an ama iomláin seo, tá ábhar ann freisin a shúitear isteach sa pholl dubh atá i gceist.

Ní rudaí iargúlta iad poill dhubha sa spás, ach tá siad ann i measc an ábhair agus an fhuinnimh sa Chóras Cruinne, réaltra agus réalta dá gcónaíonn sé. Fásann siad trí ábhar agus fuinneamh a charnadh agus a chaitheamh níos gasta, faoi láthair, ná mar a chailleann siad fuinneamh ó radaíocht Hawking. Creidmheas íomhá: Comhoibriú Teileascóp Spáis Hubble NASA / ESA.

Is féidir le hábhar ó réaltaí eile, ó dheannach cosmaí, ó ábhar idir-réaltach, scamaill gháis, nó fiú an radaíocht agus na neodrinos atá fágtha ón mBang Mór cur leis. Imbhuailfidh ábhar dorcha idirghabhála leis an bpoll dubh, ag méadú a mhais freisin. Tá mais-choibhéis an chaillteanais radaíochta go leor orduithe méide níos ísle ná an méid ábhair a ghlacann aon pholl dubh den sórt sin. Ach tá teorainn leis an ábhar is féidir a ionsú.

Le himeacht aimsire, déantar gás a dhó i réaltaí, cuirtear rudaí a thit isteach sa mheán idir-slaodach, agus tiomáineann díchumadh imtharraingthe rudaí óna chéile. B’fhéidir go dtógfaidh sé áit éigin timpeall 10²⁰ bliana - deich mbilliún oiread aois reatha na Cruinne - go dtitfidh ráta ionsúcháin ábhair faoi bhun ráta radaíochta Hawking, ach tarlóidh sé sa deireadh. Agus a luaithe a dhéanfaidh sé, tosóidh lobhadh poll dubh ag buachan. Tá gach poll dubh atá ar eolas againn sa Cruinne inniu ag fás i gcónaí, ach tá an fás sin ag dul go dtí uasmhéid teoranta. Tar éis sin, beidh bua ag radaíocht Hawking.

De réir mar a laghdaíonn poll dubh i mais agus ga, éiríonn an radaíocht Hawking a thagann uaidh níos mó agus níos mó i dteocht agus i gcumhacht. Chomh luath agus a sháraíonn an ráta lobhadh an ráta fáis, ní mhéadaíonn radaíocht Hawking ach teocht agus cumhacht. Creidmheas íomhá: NASA.

Tosaíonn sé mall, ach méadóidh radaíocht Hawking le himeacht ama, go háirithe de réir mar a thosaíonn mais an phoill dhubh ag crapadh go mór. Chomh luath agus a fhoirmíonn tú uathúlacht, fanann tú ina n-uathúlacht - agus coinníonn tú léaslíne imeachta - suas go dtí an nóiméad a dtéann do mhais go nialas. Mar thoradh ar an dara deiridh sin de shaol poll dubh, scaoilfear fuinneamh an-sonrach agus an-mhór. Nuair a thiteann an mhais síos go 228 tonna méadrach, sin an comhartha go bhfanann soicind go díreach. Is é méid léaslíne na hócáide ag an am ná 340 yoctóiméadar, nó 3.4 × 10 ^ -22 méadar: méid tonnfhaid amháin fótóin le fuinneamh níos mó ná aon cháithnín a tháirg an LHC riamh. Sa dara soicind deiridh sin, scaoilfear iomlán 2.05 × 10²² Joules fuinnimh, arb ionann é agus cúig mhilliún meigeatón de TNT. Tá sé mar a d’imigh milliún buama comhleá núicléach go léir ag an am céanna i limistéar beag bídeach spáis; sin an chéim dheiridh de ghalú poll dubh.

I bhfianaise chúlra síoraí de dhorchadas síoraí, tiocfaidh splanc solais amháin chun cinn: galú an phoill dhubh dheireanaigh sa Cruinne. Creidmheas íomhá: ortega-pictures / pixabay.

Tarlóidh sé seo go dtí seo sa todhchaí gurb é a leithéid de splanc solais an t-aon rud atá le feiceáil sa Cruinne iomlán nuair a tharlóidh sé. Beidh na réaltaí agus na hiarsmaí stellar go léir imithe i bhfad ó shin. Cé go bhfuil poill dhubha inniu ag fás níos gasta ná mar is féidir leo lobhadh, sin cás nach mairfidh go deo. Chomh luath agus a ritheann muid as ábhar infalling, nó go dtiteann an ráta faoi bhun ráta radaíochta Hawking, is é lobhadh an t-aon rud atá fágtha, agus tá sé uafásach leanúnach. Mar sin, cheer suas! Fásfaidh agus fásfaidh poill dhubha agus fásfaidh siad ar feadh billiúin bliain sula dtosóidh siad ag lobhadh níos gasta ná mar atá siad ag fás, agus fiú nuair a dhéanann siad, bíonn faid dochreidte ama acu sula n-imeoidh siad. Ach fan an t-am riachtanach sin, agus beidh an poll dubh is ollmhór sa Cruinne ag galú fiú. Is í an radaíocht Hawking cinniúint dosheachanta gach poll dubh sa Cruinne.

Seol isteach do chuid ceisteanna Iarr ar Ethan chuig startwithabang ag gmail dot com!

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar scríofa ag Ethan, Beyond The Galaxy, agusTreknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.