Kann die Erde der Schwerkraft der Sonne mit Hilfe eines Schwarzen Lochs entkommen, das auf unser Sonnensystem zusteuert?

Es besteht keine Notwendigkeit, ein Schwarzes Loch zu vermuten. Die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs ist nicht von der eines ähnlich großen Sterns zu unterscheiden, außer in der Region, die den Ereignishorizont eng umgibt.

Schwarze Löcher können nicht nur 1 Sonnenmasse haben, es gibt keinen bekannten Mechanismus, der dazu führen könnte, dass ein Objekt mit einer einzigen Sonnenmasse vollständig zusammenbricht. Schwarze Löcher haben mindestens die dreifache Masse der Sonne.

Könnte also ein massiver Stern die Umlaufbahn der Erde stören? Ja, es könnte . Wenn der Stern an der Erde vorbeifliegt, könnte er einen Schleudereffekt verursachen und einen Teil seines Impulses auf die Erde übertragen, was dazu führen könnte, dass die Erde die Sonnenumlaufbahn verlässt.

In der genauen Situation, die Sie beschreiben, würde sich die Erde zunächst in einer geraden Linie bewegen, dann aber einem komplexen und möglicherweise chaotischen Weg folgen, wenn die Sonne und das Schwarze Loch aneinander vorbeiziehen. Es ist durchaus möglich, dass die Erde in diesem Fall herausgeschleudert oder in eine Umlaufbahn des Schwarzen Lochs versetzt wird.

Glücklicherweise sind die Lücken zwischen den Sternen so groß (und die Schwarzen Löcher sogar noch weiter auseinander), dass in den fast 5 Milliarden Jahren der Erde nicht einer nahe genug gekommen ist, um eine größere Störung der Erde zu verursachen (wir wissen es, weil wir immer noch hier sind).

Ich denke, das ist der Kern Ihrer Frage

Die Erde spürt eine Nettokraft von Null. Wird es der Erde helfen, wegzufliegen?

Erstens ist eine Netto-Gravitationskraft von Null zwischen zwei großen Objekten sicherlich möglich, nun ja, nicht genau Null, jedenfalls nicht länger als einen Augenblick, aber nahe Null, absolut möglich, aber ob dies dazu führt, dass ein Objekt wegfliegt, ist komplizierter. Sie hängt von der relativen Bewegung der 3 Objekte ab.

Der Mond zum Beispiel umkreist die Erde, aber aus der Sicht des Mondes ist die Sonne etwa 333.000-mal massereicher als die Erde und etwa 388-mal weiter entfernt (im Durchschnitt), wenn der Mond zwischen Erde und Sonne steht (390 Mal, wenn der Mond auf der gegenüberliegenden Seite der Erde steht, wiederum im Durchschnitt. Da gibt es einige Variationen).

Da die Gravitation mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, bedeutet eine 388-mal größere Entfernung etwa 151.000-mal weniger G-Kraft bei dieser relativen Entfernung, aber mit 333.000-mal mehr Masse erfährt der Mond tatsächlich mehr als das Doppelte der Anziehungskraft von der Sonne als von der Sonne Die Erde, obwohl die Erde von der Mondoberfläche aus viel größer ist als die Sonne, reicht die Masse der Sonne aus, um die größere Anziehungskraft auszuüben.

Wenn Sie also durch irgendeine magische Kraft die Erde ergreifen und sie an der Bewegung anhalten und den Mond ergreifen und ihn auch anhalten würden, dann den Mond loslassen würden, würde der Mond mehr in Richtung Sonne fallen als der Erde verursacht, dass die Anziehungskraft in diese Richtung mehr als doppelt so groß ist. (Bitte dieses große magische Wesen, die Erde nicht loszulassen, denn wenn er es täte, würde die Erde auch in die Sonne fallen).

Das ist nicht ganz dasselbe wie Ihr Szenario, aber es weist darauf hin, dass die Null-Netto-Gravitation nicht bestimmt, wo ein Objekt landet. Der Mond umkreist sowohl die Erde als auch die Sonne und befindet sich in einer stabilen Umlaufbahn um die Erde, obwohl er mehr Gravitation von der Sonne spürt. Das liegt daran, dass sich der Mond innerhalb des stabilen Teils der Hügelsphäre der Erde befindet .

In Ihrem Szenario könnte jedoch ein vorbeifliegendes Objekt mit der Masse eines anderen Sterns die Erde sicherlich von der Sonne wegziehen. Es müsste nicht einmal eine Netto-Null-Gravitation erreichen, um dies zu erreichen, und es müsste auch nicht annähernd so massiv sein.

Das Bild unten zeigt die Erde, die um die Sonne kreist. Wenn Sie die Nettogravitation auf Null bringen, schrumpft das "F" im Diagramm theoretisch auf Null und die Erde bewegt sich für diesen Zeitraum geradeaus in Richtung V, wodurch sich ihre Entfernung von der Sonne vergrößert. Quelle

Die Tangentialgeschwindigkeit der Erde relativ zur Sonne beträgt 30 km/s und ihre Fluchtgeschwindigkeit ist nur die Quadratwurzel aus dem 2-fachen davon, etwa 42,5 km/s, also eine Beschleunigung der Erde von 12,5 km/s oder eine Bewegung der Erde um eine Umlaufbahn etwas außerhalb der Umlaufbahn des Mars und Beibehaltung der Geschwindigkeit würde beides funktionieren (oder eine Kombination der beiden).

Das Modell ist etwas komplizierter, da eine Gravitationsunterstützung, die auch in Ihrem Szenario auftreten würde, und eine Gravitationsunterstützung in beide Richtungen wirken können, indem sie die Umlaufgeschwindigkeit erhöhen oder verringern. Abhängig von der Richtung des Passes ist es möglich, dass ein vorbeiziehender Stern die Erde näher an die Sonne drückt und sogar nach außen geht, wenn er die Erdgeschwindigkeit durch die Schwerkraftunterstützung verlangsamt. Es wegzuziehen ist nicht das einzig mögliche Ergebnis.

Mehr zu Gravitationshilfen hier, Short and Longer .

Wie James Kilfinger betont, ist es äußerst selten, dass Sterne so nahe vorbeikommen, sodass so etwas praktisch nie passiert. Es ist viel seltener als zum Beispiel ein Dinosaurier, der einen Meteor tötet. Es ist sehr unwahrscheinlich.