Kara deliğin kütlesinin hacmine bölünerek suyun yoğunluğuna eşit olması için ne olması gerekir (1g / cm ^ 3)?

Kara deliğin kütlesinin hacmine bölünerek suyun yoğunluğuna eşit olması için ne olması gerekir (1g / cm ^ 3)?
Anonim

Cevap:

# ~ 7 x x 10 ^ 21 # güneş kütleleri

Açıklama:

En basit haliyle, kütlenin tümünün uzayda tek bir noktaya, tekilliğe konsantre olduğu çökmüş bir yıldız olarak düşünülebilir. Bu bir nokta olduğu için hacim yok. Dolayısıyla, tekilliğin yoğunluğu kütleden bağımsız olarak sınırsızdır.

# "yoğunluk" = "kütle" / "hacim" = "kütle" / 0 = oo #

Bu, kara deliklerin, kara delik tarafından ışığın "yakalandığı" nokta olan bir olay ufkuna sahip olduğunu söyledi.Bu olay ufkunu kara delik için küresel bir sınır olarak ele alırsak, hacmini tekillik yerine yoğunluk hesaplamamız için kullanabiliriz. Etkili, olay ufku içindeki "ortalama" yoğunluğu hesaplıyoruz. Schwarzschild Radius adı verilen olay ufkunun yarıçapı, aşağıdakileri kullanarak bulunabilir;

#R = (2MG) / c ^ 2 #

Nerede # M # tekilliğin kütlesi, # G # yerçekimi katsayısı ve # C # vakumdaki ışığın hızıdır. Küresel olay ufkumuzun hacmi bu nedenle;

#V = piR ^ 2 = 4pi (MG) ^ 2 / c ^ 4 #

Yukarıdan gelen yoğunluk formülümüz artık çok daha ilginç.

#rho = c ^ 4 / (4piMG ^ 2) #

Veya, biraz yeniden düzenleme ile

#M = c ^ 4 / (4pi r ^ G) 2

Sabitleri ve su yoğunluğunu tıkamak, #rho = 1 "g / cm" ^ 2 #Kütle için çözebiliriz.

#M = (3xx10 ^ 10 "cm / s") ^ 4 / (4 pi (1 "g / cm" ^ 2) (6.67 xx 10 ^ -8 "cm" ^ 3 "/ g / s" ^ 2) ^ 2) = 1.45 x x 10 ^ 55 g #

Daha anlamlı bir ifadeyle, bu eşdeğerdir # ~ 7 x x 10 ^ 21 # güneş kütleleri, yıldız karadelikleri aralığında. Bunun bir karadelik için ortalama yoğunluk olduğunu ve olay ufkunda maddenin asıl dağılımını yansıtmayacağını yinelemek isterim. Kara deliklerin tipik bir tedavisi, kütlenin tamamını etkili bir şekilde sonsuz tekilliğe sokar.