الفلك

ما هي درجة الحرارة داخل الثقب الأسود؟

ما هي درجة الحرارة داخل الثقب الأسود؟

  1. هل الجو حار بجنون؟ سبب الكثير من الجاذبية؟

  2. هل هو قريب من الصفر المطلق؟ نظرًا لأن الأمر مترابط بشكل وثيق ، فليس هناك أي مساحة تتحرك فيها الجسيمات؟

  3. هل هي درجة حرارة الغرفة؟ لأن كوبر لم يمت واقع بين النجوم عندما ذهب إلى الثقب الأسود؟


يتم تحديد درجة حرارة الثقب الأسود من خلال "درجة حرارة إشعاع الجسم الأسود" للإشعاع الذي يأتي منه (إذا كان هناك شيء ساخن بدرجة كافية لإصدار ضوء أزرق ساطع ، فهو أكثر سخونة من شيء هو مجرد حرارة حمراء خافتة.) بالنسبة للثقوب السوداء كتلة الشمس ، والإشعاع المنبعث منها ضعيف جدًا وبارد جدًا لدرجة أن درجة الحرارة لا تزيد عن واحد على مليون درجة فوق الصفر المطلق. يُعتقد أن بعض الثقوب السوداء تزن مليار ضعف وزن الشمس وستكون أكثر برودة بمليار مرة ، وأبرد بكثير مما حققه العلماء على الأرض. على الرغم من أن هذه الأشياء شديدة البرودة ، يمكن أن تكون محاطة بمواد شديدة السخونة. عندما يسحبون الغاز والنجوم لأسفل في آبار الجاذبية الخاصة بهم ، تحتك المادة بنفسها بسرعة منخفضة جدًا من الضوء. يؤدي هذا إلى ارتفاع درجات الحرارة إلى مئات الملايين من الدرجات. الإشعاع من هذه المادة الساخنة المتساقطة هو ما يدرسه علماء الفلك ذوو الطاقة العالية.
يتصرف الثقب الأسود كما لو أن أفقه يحتوي على درجة حرارة وأن درجة الحرارة هذه تتناسب عكسًا مع كتلة الثقب: T = (6 × 10 ^ -8) M. هنا M بوحدات الكتلة الشمسية (2 × 1033 جرامًا). درجة الحرارة بالدرجات كلفن. هذا يعني أن الثقب الذي تشكل مؤخرًا بسبب الانهيار الجاذبي لنجم (والذي يجب أن تكون كتلته أكبر من حوالي شمسين) تقل درجة حرارته عن 3 × 10 ^ -8 درجة مئوية فوق الصفر المطلق وهو شديد البرودة. كتلة ذات طاقة مشعة بدرجة حرارة محدودة. أي شيء يشع طاقة يفقد كتلته أيضًا ، فمع فقدان الثقب الأسود للكتلة ، تزداد انبعاث الطاقة من الثقب الأسود وتزداد درجة حرارته وبالتالي يزداد معدل فقدان الكتلة ، ومع صغر كتلة الثقب الأسود ، يكون للفرد تأثير غير مستقر. يصبح الثقب الأسود أكثر سخونة وسخونة مما يؤدي إلى انخفاض M بسرعة ، وعندما يتم تقليل الثقب إلى جزء صغير من حجم نواة الذرة ، ستكون تريليونات الدرجات. الحفرة ستحترق وتختفي. عمر الثقب الأسود أكبر من عمر الكون.


ما هي درجة الحرارة داخل الثقب الأسود؟

الصفر المطلق. هذا بسبب تمدد وقت الجاذبية اللانهائي. درجة الحرارة هي مقياس للحركة من نوع ما. يعني تمدد زمن الجاذبية أن الأشياء تتحرك بشكل أبطأ. عندما يذهب تمدد زمن الجاذبية إلى ما لا نهاية ، لا توجد حركة ، وبالتالي لا توجد درجة حرارة. هذا هو السبب في أن الثقب الأسود كان يُعرف في الأصل بالنجم المتجمد. انظر ورقة عام 1939 لروبرت أوبنهايمر وهارتلاند سنايدر حول الانكماش الجاذبي المستمر. غالبًا ما يقول الناس أن هذا عفا عليه الزمن ، انظر على سبيل المثال مقالة صفحات الرياضيات الخاصة ببراون تشكيل ونمو الثقوب السوداء ، لكنني لا أعتقد ذلك. أقول ذلك لأنني قرأت أوراق أينشتاين الرقمية ، وأحب أن أعتقد أنني أعرف كيف تعمل الجاذبية.

بغض النظر عن ذلك ، في عام 1972 كتب ستيفن هوكينج وبراندون كارتر وجيم باردين ورقة بحثية وقالوا: "درجة الحرارة الفعالة للثقب الأسود هي الصفر المطلق". قال روبرت والد الشيء نفسه في فيزياء الثقوب السوداء: "κ ليس له أي علاقة على الإطلاق بدرجة الحرارة الفيزيائية للثقب الأسود ، وهي صفر مطلق بأي معايير معقولة". لاحظ أن إشعاع هوكينغ لا علاقة له بدرجة الحرارة داخل ثقب أسود.

هل الجو حار بجنون؟ سبب الكثير من الجاذبية؟

لا. أو يجب أن أقول لا أعتقد ذلك. لا أعرف على وجه اليقين.

هل هو قريب من الصفر المطلق؟ نظرًا لأن الأمر مترابط بشكل وثيق ، فليس هناك أي مساحة تتحرك فيها الجسيمات؟

نعم AFAIK انها قريبة من الصفر المطلق. أو أنها في الواقع صفر مطلق. لكن ليس لأن المادة معبأة بشكل وثيق. في الحقيقة قد لا يوجد حتى يكون أي جسيمات داخل الثقب الأسود.

هل هي درجة حرارة الغرفة؟ لأن كوبر لم يمت في بين النجوم عندما ذهب إلى الثقب الأسود؟

لا ، إنها ليست درجة حرارة الغرفة. أخشى أن فيلم Interstellar هو مجرد خيال علمي ، على الرغم من أنه تم تصويره على أنه حقيقة علمية.


درجة حرارة الثقب الأسود كما تُرى من الخارج هي درجة حرارة إشعاع هوكينغ ، والتي ناقشهاjyoti.

درجة الحرارة التي ستشعر بها وأنت تسقط بحرية عبر أفق الحدث ، هي مسألة مختلفة. أعتقد أن الإجابة تعتمد على ما يقع في الثقب الأسود في نفس الوقت. من وجهة نظره الخاصة ، يصل كل شيء يقع في الثقب الأسود إلى التفرد في وقت أقصى ثابت (بضعة أيام لأكبر الثقوب السوداء فائقة الكتلة) بحيث يمكنك فقط تبادل الطاقة مع الأشياء التي سقطت في نفس الوقت تقريبًا كما فعلت. . إذا كان هناك القليل جدًا من هذه الأشياء ، فلا أعتقد أنك ستلاحظ أي شيء خارج عن المألوف - فستتعرض لبرودة الفضاء ، تمامًا كما كنت من قبل (على افتراض أن الثقب الأسود كبير بما يكفي لم يتم تسخين مد والجزر للثقب الأسود الذي يشوهك. من ناحية أخرى ، إذا كانت الكثير من الأشياء تسقط معك في الثقب الأسود ، فسيتم خلط كل شيء ، وستقع في جزء منه من كتلة من البلازما شديدة السخونة. في النهاية ، على الأقل في ثقب أسود غير دوار ، ستقترب من التفرُّد ويتمزق بفعل المد والجزر.


درجة حرارة الإشعاع المنبعث من ثقب أسود ثابت (بدون قرص تراكمي) ناتج عن إنتاج الزوج. يفقد الثقب الأسود كتلته عندما يتشكل زوج جسيم-جسيم افتراضي (طاقة سالبة) على أفق الحدث بالضبط. يسقط أحد الجسيمات الافتراضية في الثقب الأسود ، ويفصل بينهما. يصبح الجسيم الآخر حقيقيًا وينبعث كطاقة كتلة موجبة ، والجسيم الذي يقع في التفرد يظل افتراضيًا كطاقة كتلة سالبة. والنتيجة النهائية هي الحفاظ على الكتلة والطاقة ، ويفقد الثقب الأسود كتلته من الطاقة عن طريق انبعاث جسيم حقيقي. نظرًا لأن سرعة الهروب أسفل أفق الحدث تتجاوز سرعة الضوء ، فإن أي جسيمات تنشأ داخل الثقب الأسود (حقيقية أو غير ذلك) ستقع دائمًا على الفور في التفرد. لذلك إذا كنت قادرًا على عبور أفق الحدث بأمان (وهو أمر تخميني - افترضت بعض الدراسات الحديثة أن هناك الكثير من "جدار النار" في أفق الحدث) ، أعتقد أنه يجب أن تكون قادرًا فقط على تسجيل الصفر المطلق ، باستثناء أي إشعاع وارد يتساقط من فوقك. من المفترض أن يكون مكون الكتلة السالبة الافتراضية لإشعاع هوكينغ غير قابل للاكتشاف ، وحتى لو كان كذلك ، فسيتم تسجيله على أنه أقل من الصفر المطلق ، في انتهاك للديناميكا الحرارية (والحفاظ على الطاقة). لاحظ أنه يمكن اعتبار "درجة حرارة" التفرد نفسها على أنها تقاس في درجات حرارة بلانك (10 ^ 32 كلفن) ، نظرًا لأن الزمكان ينهار عند تلك النقطة (مقياس بلانك لنظرية M ، حيث تكون درجة حرارة بلانك هي ما يعادل طاقة بلانك واحدة ، أو كتلة بلانك).