Kann eine Galaxie durch ein einzelnes, aber gut beschleunigtes Teilchen zerstört werden?

Kann eine Galaxie durch ein einzelnes, aber stark beschleunigtes Teilchen wie ein Elektron oder ein Neutrino zerstört werden?

Man schießt zum Beispiel ein sehr energiereiches Elektron in Richtung der Galaxie. Es kollidiert mit anderen interstellaren Teilchen, und aufgrund der sehr hohen Energie entstehen bei solchen Kollisionen viele neue Teilchen, sodass ein Strahl entsteht. Wenn sich der Strahl der betreffenden Galaxie nähert, wächst und wächst er, um nun wie eine Lawine viele neue Teilchen einzuschließen.

Diese Teilchen sind immer noch so energiereich, dass sie alle Planeten und Sterne auf ihrem Weg zermalmen.

Ist das möglich?

Wie würden Sie "zerstört" definieren?
@ HDE 226868 Planeten und Sterne zerfielen, außer schwarzen Löchern.
Es fällt mir schwer, mir etwas mit dieser Art von Energie vorzustellen. Dir ist klar, dass du die Energie von Millionen von Sternen (vielleicht Milliarden?) in dieses Teilchen stecken müsstest?
@ HDE226868 Das habe ich mir gedacht. 'Nein' ist keine große Antwort, aber es ist die richtige...
Anixx - Ein Neutrino ist schlimmer, weil es noch weniger mit den Objekten um es herum interagiert.
@ HDE 226868 es muss nur mit einem oder wenigen Partikeln interagieren und ihnen seinen Impuls geben. Und energiereichere Neutrinos interagieren normalerweise besser.
Diese Frage und ihre Antworten wurden stark kommentiert, daher schlage ich vor, den Chat zu verwenden, um darüber zu diskutieren.
Da Energie gleich Masse ist, ist dieses Teilchen ein sehr schnelles Schwarzes Loch.

Antworten (8)

Worüber Sie hier sprechen, ist im Grunde das Gleiche wie ein Luftschauer kosmischer Strahlung , nur dass er im intergalaktischen Raum statt in der Atmosphäre stattfinden müsste und die Energiemenge unvorstellbar höher sein müsste. Es gibt zwei Faktoren, die dieses Ereignis ziemlich von einem Luftschauer unterscheiden:

  1. Im intergalaktischen Raum müssen weniger Teilchen getroffen werden
  2. Dazu müsste die Energie, die bei der Bildung einer ganzen Galaxie freigesetzt wird, irgendwie in einem einzigen Teilchen konzentriert werden

Grund Nr. 2 allein reicht aus, dass dies in der Praxis niemals passieren würde. Aber da die Prämisse der Frage zu sein scheint, dass dieser Grund irgendwie umgangen wurde, lassen Sie mich die relevanten Berechnungen durchgehen.

Zunächst einmal muss die Energiemenge des Teilchens ausreichen, um die Bindungsenergie der Galaxie und aller darin befindlichen Sterne und Planeten aufzuheben. Nehmen Sie anhand dieser Präsentation , Folie 10, an, dass die Gravitationsbindungsenergie der Galaxie ist M ( 10 3 c ) 2 , was ungefähr funktioniert 10 53  J vorausgesetzt M 10 12 M . Dies wäre die Energiemenge, die erforderlich wäre, um die Galaxie in einzelne Sterne zu zerlegen. Lassen Sie uns dann die Energiemenge schätzen, die erforderlich ist, um alle Sterne, Planeten usw. in Atome zu zerlegen 10 42  J pro Sonnenmasse, was eine andere ergibt 10 54  J gesamt. Das ankommende Teilchen muss also haben 10 54  J 10 73  eV im Ruhesystem der Galaxie. (Eigentlich etwas mehr, weil es etwas Energie als kinetische Energie auf die Überreste der Galaxie übertragen muss, aber dieser Überschuss ist so etwas wie ein Faktor von 10 6 kleiner und damit vernachlässigbar.)

Nehmen wir also an, wir haben ein Energieteilchen 10 73  eV sich irgendwie durch das Universum ausbreitet. Nun wissen wir nichts darüber, wie ein Teilchen mit solch einer enormen Energiemenge tatsächlich mit gewöhnlicher Materie interagieren würde. Eine so hohe Energie gehört fest in den Bereich der (jenseits von) n Standardmodellphysik. Für die Zwecke einer Science-Fiction-Geschichte könnten Sie alle möglichen seltsamen Dinge tun lassen.

Aber um der Argumentation halber bei der aktuellen Wissenschaft zu bleiben, nehmen wir an, Sie extrapolieren das bekannte Verhalten der Hochenergiestreuung naiv darauf 10 73  eV kosmischen Strahlung. Das nächste, was herauszufinden ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass die kosmische Strahlung an den Teilchen, auf die sie trifft, gestreut wird. Und der relevante Parameter, um dies zu charakterisieren, ist das Quadrat der Schwerpunktsenergie, s . Für eine Kollision zwischen einem massiven Teilchen in Bewegung, mit Masse m 1 und Energie E 1 = γ 1 m 1 c 2 , und ein massives Teilchen in Ruhe, mit Masse m 2 und Energie E 2 = m 2 c 2 , das ist

s = m 1 2 c 4 + m 2 2 c 4 + 2 E 1 E 2

Alternativ für das gleiche massive Teilchen und ein Photon, das Energie hat E 2 und nähert sich dem sich bewegenden Teilchen in einem Winkel θ (mit θ = 0 ein Frontalzusammenstoß), vorausgesetzt E 1 E 2 , die CM-Energie ist

s = m 1 2 c 4 ( 1 E 2 E 1 cos θ ) + 2 ( 1 + cos θ ) E 1 E 2 + vernachlässigbare Begriffe

So s denn eine Wechselwirkung zwischen der kosmischen Strahlung und einem massiven Teilchen ist ein fester, sehr großer Wert. Wechselwirkungen dieser Art werden im Allgemeinen weniger wahrscheinlich, da s steigt, also ein Teilchen mit 10 73  eV wird im Grunde genommen durch Materie gehen, als ob sie nicht existiert. Aber für eine Wechselwirkung zwischen dem Strahl und einem Photon, s variiert je nach Winkel. Es geht so weit wie s = ( m 1 c 2 ) 2 , Wenn θ = π (das Photon und der kosmische Strahl bewegen sich in die gleiche Richtung) und geht bis zu mehr als 4 E 1 E 2 10 89 e v 2 .

Dies ist wichtig, da die Wechselwirkung zwischen zwei Teilchen höchstwahrscheinlich bei einer Resonanz stattfindet , einer Schwerpunktsenergie, die der Masse eines Zwischenteilchens entspricht. Zum Beispiel hat das Delta-Baryon eine Masse von 1232 M e v / c 2 , und daher sind Wechselwirkungen zwischen geladenen Teilchen und Photonen besonders wahrscheinlich, wenn s = ( 1232 M e v ) 2 . Der kosmische Mikrowellenhintergrund (CMB) bietet eine reichliche Versorgung mit Photonen, die sich in alle Richtungen ausbreiten, und somit jedes geladene Teilchen mit genügend Energie zu erreichen s ( 1232 M e v ) 2 bei einer Kollision mit einem CMB-Photon wird dies sehr wahrscheinlich schnell geschehen. Teilchen mit so hoher Energie breiten sich einfach nicht sehr weit durch den Weltraum aus. Dieser Effekt ist als GZK-Grenze bekannt , und die damit verbundene Energieabschaltung liegt in der Größenordnung von 10 19  eV (im Ruhesystem des CMB). Die genaue Größenordnung variiert je nach Art des beteiligten Teilchens, aber unabhängig davon, um welche Art von Teilchen es sich handelt, ist alles vorhanden 10 73  eV wird gut darüber hinwegkommen.

Tatsächlich wird ein hochenergetischer kosmischer Strahl mit genug Energie, um eine Galaxie zu zerstören, nicht nur die Delta-Resonanz treffen, sondern die Resonanzen jedes Teilchens im Standardmodell und aller unbekannten Teilchen, die mit höheren Massen bis zu sehr hohen existieren können Schwelle. (Höher als die Planck-Masse, was die Notwendigkeit einer Theorie jenseits des Standardmodells unterstreicht, um zu erklären, was passiert.)

Wie auch immer, das Wesentliche ist, dass ein Teilchen mit dieser enormen Energiemenge so ziemlich sofort einen Schauer anderer Teilchen aller Art erzeugen wird, wobei die Energien mit fortschreitendem Schauer schnell abfallen. Dies ist eigentlich perfekt für Ihr Szenario, da es die immense Energiemenge von einem Teilchen (das, wie ich bereits erwähnt habe, direkt durch Materie geht) auf eine breite Schwade von Teilchen verteilt, die für die Zerstörung von Galaxien ziemlich gut verteilt ist.

Man könnte sich dann die Frage stellen, wie nah an der Galaxie man das hochenergetische Teilchen produzieren muss, damit das funktioniert. Die Antwort darauf hängt von der charakteristischen Längenskala des Schauers ab, die wiederum vom Streuquerschnitt und einiger komplizierter Mathematik abhängt, auf die ich jetzt nicht eingehen möchte. Wenn ich es später herausfinde, komme ich zurück und füge Details hinzu, aber im Moment ist meine Schlussfolgerung, dass es, wenn Sie den Hauptgrund ignorieren, dass dies niemals passieren könnte, tatsächlich ziemlich plausibel erscheint.

Gute Antwort, aber würden sich die erzeugten Teilchen nicht rekombinieren, um Planeten, Sterne usw. in diesem Schauer zu erzeugen, sodass das Ergebnis eher wie eine Kollision von zwei Galaxien aussehen würde als wie eine Verdampfung von Materie in einer?
Sie würden eine Atomwolke bekommen, die sich durch den Weltraum ausbreitet, und dann, ja, einige von ihnen würden sich nach ein paar hunderttausend oder Millionen Jahren wahrscheinlich neu kombinieren, um neue Sterne und Planeten zu bilden.
Ja, eine gute Antwort. Obwohl ich nicht sicher bin, ob dies als Schießen einer Galaxie mit einem einzelnen Teilchen gelten würde. Es ist eher so, als würde man eine Galaxie mit einem riesigen Energiestoß abschießen, während man ein einzelnes Teilchen als sehr kurze, unnötige und zunehmend unbequeme Zwischenstufe verwendet. Nun, da die Erzeugung eines solchen Partikels sowieso nicht plausibel ist, spielt es keine Rolle.
Unter der Annahme, dass der erzeugte Partikelschauer relativ gleichmäßig ist, würde dies meiner Meinung nach noch mehr Energie erfordern, als Sie geschätzt haben, da die meisten Partikel einfach die Galaxie passieren und aufgrund ihres geringen Querschnitts im Vergleich zu dem der Galaxie nicht einmal Sterne treffen würden . Als Beispiel ergibt eine sehr konservative Schätzung für Messier 5 sieben Größenordnungen mehr Energie, die benötigt wird, wenn der Schauer gleichmäßig ist.
@cartographer Ich bezweifle es nicht. Obwohl ich dachte, die tatsächliche Größenordnung, mit der ich anfange, spielt keine Rolle, da ich keine genauen Zahlen habe. Als grobe Schätzung gilt: Wenn Sie die erforderliche Energiemenge auf die Anzahl der Teilchen in der Galaxie verteilen, bewegen sich alle gleich 6000  km/s . Das ist schnell, aber viel langsamer als alles andere in einem Teilchenbeschleuniger und fällt in ein kinematisches Regime, in dem die Wirkungsquerschnitte relativ groß für die spezifische Art der beteiligten Teilchen sein werden.
@DavidZ Stimmt, was sind ein paar Größenordnungen, wenn die Energien schon wahnsinnig sind. Ich bin kein Teilchen- (oder Astro-) Physiker, also verzeihen Sie mir, wenn ich hier nicht richtig bin, aber glauben Sie, dass dunkle Materie irgendeine Rolle bei der Verteilung der Energie des hypothetischen Teilchens spielen würde?
@cartographer wahrscheinlich nicht, obwohl es davon abhängt, was dunkle Materie ist. Wir wissen, dass es nicht elektromagnetisch interagiert (daher „dunkel“), aber es interagiert gravitativ. Es handelt sich mit ziemlicher Sicherheit um eine Art massives Teilchen, daher deutet mein Argument, dass der Wirkungsquerschnitt für die Wechselwirkung massiver Teilchen gering ist , darauf hin , dass Dunkle Materie dabei keine bedeutende Rolle spielen würde.
„10 bis -6 kleiner“ ... sollte das nicht größer sein? Andernfalls gibt es ein doppelt negatives Problem. Eine kleinere Bewegung in die negative Richtung wäre größer, ja?
@SRM So funktioniert die Grammatik meiner Meinung nach nicht, aber wenn Sie eine maßgebliche Quelle finden, die etwas anderes sagt, können Sie gerne darauf hinweisen.

Nein.

Bei diesen Geschwindigkeiten müssen wir die spezielle Relativitätstheorie berücksichtigen. Die relativistische kinetische Energieformel ist

K E r = m c 2 ( 1 1 v 2 / c 2 1 )
Unter der Grenze als v c , sehen wir, dass die kinetische Energie unendlich wird.

Also, eigentlich habe ich mich vorher geirrt - es gibt keine Grenze dafür, wie viel kinetische Energie ein Teilchen haben kann!

Ein Teilchen müsste jedoch viel Energie haben, um auch nur einen Stern auf die von Ihnen beschriebene Weise zu zerstören. Es müsste beim Aufprall der Gravitationsbindungsenergie des Sterns eine kinetische Energie haben :

U = 3 G M 2 5 R 2
wo M ist die Masse des Sterns und R ist der Radius des Sterns. Für einen Stern wie unsere Sonne , mit M = 1.989 × 10 30 und R 696342000 , wäre die gravitative Bindungsenergie
U = 3 × 6.676 × 10 11 × ( 1.989 × 10 30 ) 2 696342000 1.38 × 10 42  Joule
Das heißt, es hätte eine Geschwindigkeit von . . . etwas sehr Großes. Die relativistische kinetische Energieformel gibt mir etwas sehr Nahes c .

Wenn man wirklich aufrütteln will, muss man aus jedem Proton und Neutron die konstituierenden Quarks herausreißen – was ebenfalls unmöglich ist. Der überwiegende Teil der Ruhemasse des Protons geht nicht auf die Ruhemasse der Quarks zurück, sondern auf deren Energie. Die starke Kernkraft ist jedoch ein echter - äh, harter Gegner , also sagen wir mal so, und sie ist die stärkste aller fundamentalen Kräfte. Sie können es nicht wirklich schlagen, aber Sie können es versuchen.

Tun Sie das jetzt für alle Hunderte von Milliarden Sternen in der Milchstraße sowie für alle anderen Körper in der Galaxie.

All dies ist jedoch immer noch möglich - Sie würden nur viel Energie benötigen.

Es ist offensichtlich, dass die Geschwindigkeit in der Nähe von c liegen sollte, und u kann auf jegliche Bezugnahme auf die klassische Mechanik vollständig verzichten, da sie hier völlig fehl am Platz ist.
"Bei dieser Geschwindigkeit würde es jedoch zu schnell gehen, als dass es erfolgreich mit anderen Objekten interagieren könnte." - beweisen. Photonen haben Lichtgeschwindigkeit und interagieren mit allem.
@Anixx Lassen Sie mich für den vorletzten Kommentar eine Analogie geben. Nehmen wir an, zwei Planeten bewegen sich aneinander vorbei. Während dieser Zeit kollidieren sie. Während dieser Kollision wird es eine Änderung des Impulses geben. Wenn sich die Planeten jedoch schneller bewegen, wird ein kleinerer Impuls geliefert und somit eine schwächere Wechselwirkung. Da ist dein Beweis.
@Anixx Ja, das Elektron würde interagieren, das ist nicht das Problem. Das Problem ist, dass Elektronen hauptsächlich mit elektromagnetischen Feldern interagieren und eine schnelle Bewegung die Zeit verkürzen würde, in der die Felder wirken, was bedeutet, dass sie wirklich nur bei direkter Kollision interagieren würden. Leider ist normale Materie sehr spärlich, so dass die Wahrscheinlichkeit, irgendetwas zu treffen, gering ist, und selbst wenn Sie dies tun würden, würden sich nur zwei Partikel zu schnell bewegen, um wirklich zu interagieren. Neutrinos sind anders, weil sie meist nur durch direkte Kollision interagieren, Photonen, weil sie Bosonen sind.
@VilleNiemi Und da Ausbreitungen durch die Felder (dh Photonen) eine endliche Geschwindigkeit haben, würde die Anzahl der Wechselwirkungen verringert.
Aus der Frage ist klar, dass ich viel Energie brauchen würde. Also, was fügt diese Antwort hinzu?
@Anixx Ich wollte zeigen, dass die benötigte Energiemenge unrealistisch wäre. Aber nur zu sagen "Du würdest eine unrealistische Menge an Energie brauchen" hat nichts, was es untermauern könnte - und ich schätze, du würdest dem zustimmen. Also wollte ich beweisen – wenn man das so nennen kann – dass die benötigte Energiemenge unglaublich groß wäre.
@HDE 226868 Ich weiß, dass es unglaublich groß sein wird, na und?
@Anixx Basierend auf Ihrer Haltung zu anderen Angelegenheiten schien es nicht klar, dass Sie irgendetwas annehmen würden . Sie haben nach einem Beweis gefragt, dass das Teilchen nur schwach mit anderen Teilchen wechselwirken würde, und das wurde in Kommentaren gegeben, aber das Konzept ist selbstverständlich. Ich wollte das beweisen, weil ich dachte, dass Sie weniger gut finden würden - und weil ich zuerst sehen wollte, ob es möglich ist, die Energie zu berechnen, die das Teilchen haben würde.
Da Sie Mathe mehr mögen als ich, was wäre, wenn die gesamte Energie einer Galaxie in ein einzelnes Teilchen gegossen und dann auf das SMBH im Zentrum einer anderen Galaxie gerichtet würde? Könnte es den Ereignishorizont ausreichend erweitern, um die Galaxie effektiv zu zerstören? Wir könnten später darüber reden, wie. Nicht, dass ich das vorhabe.
@MBurke Ich bin im Chat verfügbar, wenn Sie möchten. Hm. Ich denke, es würde den Ereignishorizont ziemlich erweitern, weil Sie effektiv ein supermassereiches Schwarzes Loch mit der Masse einer Galaxie hätten. Es wäre nicht so groß wie eine Galaxie, aber es wäre ziemlich groß. Ich bin kein Astrophysiker, aber ich vermute, dass die Galaxie stark gestört würde, und ich habe das Gefühl, dass ziemlich viel davon – wenn nicht alles – früher als gewöhnlich verschluckt werden würde.
Ich scheitere im Chat. :( Das war ungefähr das, was ich dachte. Da der Ereignishorizont im Grunde kugelförmig und die Galaxie im Grunde planar ist, denke ich, dass Ausreißer wie unsere eigene Sonne zunächst überleben würden, aber die Beschleunigung und die erhöhte Strahlung des Schwarzen Lochs aufgrund seines massiven Verbrauchs würde wahrscheinlich alles töten, was dort lebt.
@MBurke Was meinst du mit Ausreißern? Die Sonne ist nicht zu weit vom Zentrum entfernt. :-) Aber ja, ich glaube du hast recht.
Ich meine "die unerforschten Backwaters des unmodischen Endes des westlichen Spiralarms der Galaxis". Aber genauer gesagt, ich meine jenseits der Ausbuchtung. Hier kommt die Mathematik ins Spiel, aber nur ein kleiner Vorgeschmack, wenn Sie die Masse der Milchstraße hinzufügen, die unser SMBH beim Wachsen verbrauchen würde, würde es sich wahrscheinlich bis knapp über die Ausbuchtung hinaus erstrecken.
@MBurke Liebe die Referenz von Hitchiker. Das scheint eine genaue Schätzung zu sein. Sie können es natürlich mit dem Schwarzschild-Radius berechnen, aber das werde ich jetzt nicht tun - ich schreibe meine erste Frage. :-)

Nein, aus all den Gründen, die alle anderen gesagt haben, und Sie würden das Teilchen und alles um es herum zerreißen, lange bevor Sie die notwendige Energie hineingesteckt haben. Hier sind einige Grenzen für die Energie, die Sie in ein Teilchen stecken können.

2 x 10^12 K ist die Hagedorn-Temperatur , bei der Hadronen (Protonen, Neutronen, Elektronen) zu Quarks und Gluonen verschmelzen. Sie können also kein Proton verwenden, es muss etwas Kleineres und Grundlegenderes wie ein Quark sein. Und man muss hoffen, dass Quarks nicht in etwas anderes zerfallen. Der LHC erreicht regelmäßig diese Energien und es ist noch keine Galaxie in die Luft gesprengt worden.

1,41 x 10^32 K ist die Planck-Temperatur , oberhalb der unsere derzeitigen physikalischen Theorien zusammenbrechen. Bei TP ist die Wellenlänge des Objekts die Planck-Länge und wir wissen nicht, was dann passiert. Da die Energie, die zum Zerreißen eines einzelnen Sterns benötigt wird, 1,38 × 10 ^ 42 Joule beträgt, Sie es mit einer winzigen Menge an Masse zu tun haben und Milliarden von Sternen in einer Galaxie zerreißen möchten, ist es fair zu sagen, dass Sie dies tun werden die Planck-Temperatur erreichen, bevor Sie genug Energie in Ihr Teilchen bekommen können. Obwohl es interessant wäre, jemanden zu sehen, der die Mathematik macht.

Da Sie Ihr Teilchen auf sehr, sehr, sehr nahe an Lichtgeschwindigkeit beschleunigen müssten, gibt es praktische Probleme damit, wie Sie diese Beschleunigung erreichen würden, sobald sie sich in der Region von 0,9999 c befindet. Einfach ausgedrückt, Ihr Partikel wird Ihren Versuchen davonlaufen, ihm mehr Energie zuzuführen. Es hat so viel Energie, dass es sich als unmöglich erweisen würde, seine Flugbahn in einem Teilchenbeschleuniger zu krümmen. Sie müssten eine kosmische Railgun im galaktischen Maßstab bauen. Auch hier wäre es interessant zu sehen, wie jemand die Zahlen dazu durchführt.

Und zu viel Energie in einen zu kleinen Raum zu pumpen, hat die ärgerliche Tendenz, ein schwarzes Loch zu bilden .

VSauce hat ein nettes Video über „absolut heiß“ mit dem Titel How Hot Can It Get mit vielen Quellen in der Beschreibung.

Nein. Jedes Teilchen mit einer solchen Geschwindigkeit wird sehr stark mit allem im Universum interagieren, von CMB-Photonen und Protonen von entfernten Sternen bis zu Gravitonen von Gravitationswellen, all diese Teilchen werden für das sich ausbreitende Teilchen enorm spektral verschoben sein. Beachten Sie, dass es viele CMB-Photonen um uns herum gibt (sie sind die häufigsten Teilchen im Universum), aber wir bemerken sie nicht, weil sie eine sehr kleine Energie haben. Je kleiner die Energie, desto mehr Photonen gibt es. Das kosmische Vakuum, wie wir es sehen, wird also aus Sicht des Teilchens bei dieser Geschwindigkeit ein sehr dichtes Medium sein.

Sogar das Passieren eines Teilchens ohne direkte Kollision erzeugt beträchtliche Gravitationswellen.

Dies bedeutet, dass das abgefeuerte Teilchen verlangsamt wird, seine Energie an Strahlung (sowohl photonisch als auch gravitativ) verliert und viele neue Teilchen erzeugt.

Die Wechselwirkung beginnt kurz nachdem das Partikel die Kanone verlassen hat, kann einige Meter davon entfernt sein. Dies wird eine riesige Explosion hervorrufen, bei der viele Materie-Antimaterie-Paare und Strahlung entstehen. Ein Teil davon wird in alle Richtungen abgestrahlt, nicht unbedingt in die gleiche Richtung wie das Original, der Rest wird einen riesigen Plasma-Feuerball erzeugen.

Dieser Feuerball, nachdem er einige tausend Jahre in Richtung der Zielgalaxie gereist ist, wird abkühlen und langsamer werden. Und darin werden Protosterne, Planetoiden und möglicherweise Schwarze Löcher erscheinen.

Beim Erreichen der Zielgalaxie wird das Ergebnis wie eine Kollision einer jungen Galaxie mit einer älteren sein.

Selbst wenn die Gesamtenergie dieser Kugel ausreichen würde, um die Zielgalaxie zu desintegrieren, wird die meiste Energie, wenn sie das Ziel erreicht, entweder weggestrahlt oder in Form von Sternkörpern, Sternen, Planeten und Gas, die sich ziemlich moderat bewegen, abgegeben Geschwindigkeiten. Sie werden eher mit dem Ziel verschmelzen, als es aufzulösen.

Du meinst Schwerewellen, nicht Gravitationswellen, richtig? Haben Sie irgendetwas, um die Feuerball-Idee zu unterstützen? Es erscheint mir höchst unrealistisch.
Gravitationswellen sind auf dem Ozean, @HDE226868, und Gravitationswellen verzerren die Raumzeit. Ich denke, ersteres konnte nicht angewandt werden.
@jdlugosz Ich meinte das Gegenteil von dem, was ich eingegeben habe, sorry!

Nein, eine Galaxie ist zu groß und hat eine zu geringe Dichte

Überlege, was du zu tun versuchst. Du versuchst, eine ganze Galaxie zu stören! (Als Anmerkung: Ich gehe davon aus, dass Sie "die Galaxie 4 Zoll nach links verschoben" nicht als zerstört betrachten werden. Sie möchten strukturelle Veränderungen sehen.)

Sie müssen offensichtlich kinetische Energie in die Galaxie einbringen. Sie können nur eine Bewegung in Betracht ziehen, die schnell genug ist, um ernsthaften Schaden zu verursachen. Wenn Ihre Partikel zu langsam werden, werden sie nicht störend genug sein, um die durch die Schwerkraft an Ort und Stelle gehaltenen Strukturen wirklich zu beeinflussen.

Versuchen wir als ersten Versuch, eine Partie Billard zu spielen. Versuchen wir, einen Planeten zu treffen, damit wir ihn in eine Sonne rasen lassen können, und versuchen, die Sonne zu einer Billardkugel zu machen. Sofort sehen wir ein riesiges Problem: die Beschleunigung. Es ist nicht einfach, die gesamte Energie deines Teilchens auf einen Planeten zu übertragen. Stellen Sie sich ein Teilchen vor, das knapp unter der Lichtgeschwindigkeit liegt (aufgerundet auf c nur um die Dinge einfach zu halten). Wenn dieser Planet die Erde wäre, würde das Teilchen in 42 Millisekunden von einer Seite der Erde zur anderen fliegen. Um mit unserer neuen Billardkugel wirklich Schaden anzurichten, muss es verdammt schnell gehen. Nehmen wir an, wir wollen die Sonne dazu bringen, 1 km/s in eine Richtung unserer Wahl zu reisen, indem wir sie mit der Erde treffen. Für die Perspektive ist das nicht einmal schnell genug, um der Anziehungskraft des Mondes zu entkommen, aber wir werden vorerst diese kleinen Zahlen verwenden.

Die Sonne ist 330.000 Mal massereicher als die Erde, also muss die Erde etwa 330.000 Mal schneller sein als unsere Endgeschwindigkeit der Sonne. Wir müssen auf die Erde einschlagen, damit sie 330 km/s beschleunigt. Das sollte einige Augenbrauen hochziehen, denn das ist schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Die einzige Möglichkeit, die Sonnengeschwindigkeit um 1 km/s zu erhöhen, erfordert die Beschleunigung der Erde auf relativistische Geschwindigkeiten (bei denen die kinetische Energie effektiv Masse hinzufügt).

Jetzt sehen wir das eigentliche Problem. Nehmen wir an, wir wären damit einverstanden, die Erde auf NUR 100 km/s zu beschleunigen. Kein Problem. Wir hatten nur 42 Millisekunden zwischen dem Auftreffen des Teilchens auf der Erde und dem Durchgang. Das entspricht 243 Kilo-G Beschleunigung auf der Erde. Dies ist eine unvorstellbar hohe Zahl, und das sehr vorstellbare Ergebnis wird eintreten: Das Teilchen wird die Erde durchbrechen, anstatt die Masse mitzunehmen.

Dieses Problem tritt immer dann auf, wenn wir eine Masse auf eine sehr hohe Geschwindigkeit (z. B. 20 % der Lichtgeschwindigkeit) beschleunigen müssen. Wann immer wir dies versuchen, müssen wir es langsam tun. Wenn du es schnell machst, zersplittert nur der Mond/Planet/die Sonne, verteilt deine Energie in alle Richtungen und lässt deinen Schwung versiegen. Dies geschieht unabhängig davon, ob Sie Ihren Mond/Planeten/Sonne mit einem Teilchen oder einem anderen Planeten treffen. Wann immer Sie andere Teilchen auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigen müssen, werden Sie feststellen, dass Sie sie einfach durchbrechen.

Und das macht eine Galaxie für solche Aktivitäten unbesiegbar. Bis Sie beginnen, schwarze Löcher mit hoher Geschwindigkeit durchzusenden, wird die Galaxie es nicht einmal bemerken. Und selbst sie werden nicht die massiven, die Galaxie erschütternden Effekte haben, nach denen Sie suchen. Stellen Sie sich vor, wir glauben, dass wir im Zentrum unserer Galaxie ein Schwarzes Loch haben, und es ist von angemessener Größe!


Nun, was wäre, wenn Sie wirklich wollten, dass dies funktioniert. Was wäre, wenn Sie ein Gott wären, der jederzeit wüsste, wo sich jedes Teilchen befindet, sodass Sie Ihr relativistisches Proton wie ein Poolhai auswerfen und den Tisch abräumen könnten?

Am besten beginnen Sie Millionen von Lichtjahren entfernt, wenn nicht weiter. Richten Sie Ihren Schuss so aus, dass er mit einem Haufen Intersteller-Wasserstoff kollidiert. Aber schlagen Sie nicht jeden Kopf an. Ihr Ziel sollte es sein, eine Druckwelle aus Wasserstoff zu erzeugen, die sich vorwärts bewegt. Sie möchten, dass jede Kollision die Hälfte ihres Impulses perfekt auf das nächste Teilchen überträgt, um die Kettenreaktion aufzubauen. Nehmen Sie sich Zeit und kreiden Sie zuerst die Spitze Ihres Queues.

Schließlich könnten Sie eine Welle erzeugen, die sich wie ein Tsunami verhält, wenn sie schließlich die Galaxie trifft, und sie wie ein Krabbenschiff in einer stürmischen See herumschleudert.

Dies setzte natürlich voraus, dass Sie alles vorhersagen konnten. Wenn Sie das könnten, könnten Sie immer nur Lotto spielen. Ich habe gehört, dass die Beteigeuze-Pick-70-Lotterie eine wirklich starke Auszahlung hat!

Ja. Es gibt keine Begrenzung für die Menge an Energie, die Sie in ein massetragendes Teilchen stecken können, indem Sie es beschleunigen. Egal wie viel Energie Sie einbringen, das Teilchen erreicht immer noch nicht die Lichtgeschwindigkeit, sodass Sie immer noch mehr Energie hinzufügen können. Angenommen, es wird eine endliche Menge an Energie benötigen, um Ihre Zielgalaxie zu zerstören, bedeutet dies, dass Ihre Idee theoretisch möglich ist.

Aber woher würden Sie praktisch all die Energie nehmen, die Sie in Ihr Teilchen stecken könnten? Natürlich kann man Energie aus Materie gewinnen, die im Universum existiert. Aber ich stelle mir vor, dass Sie die Materie von sehr vielen Galaxien verbrauchen müssten, um die Energie zu bekommen, um nur eine zu zerstören [Zitieren erforderlich].

In diesem Fall ist es möglicherweise einfacher, Ihre vorhandene galaxienverbrauchende Technologie anstelle der extravaganten Einzelpartikelmethode zu verwenden.

Dies ist relevant: en.m.wikipedia.org/wiki/Oh-My-God_particle Es gibt eine Grenze dafür, wie weit ein solches Partikel nach seiner Erstellung reisen kann, also eine praktische Grenze dafür, wie energetisch ein Partikel an a geliefert werden kann vorgegebenes Ziel.
Daher das Problem des Sternenkillers in The Force Awakens.

Nein. Es kann anfangs etwas Schaden anrichten, aber es kann nicht unbegrenzt Schaden anrichten.

Bei der ersten Kollision, egal wie schnell sich das Teilchen bewegt, überträgt es Energie auf die anderen Teilchen . Um die Bindungen zu lösen, die Planeten und Sterne zusammenhalten, muss ihre potentielle Energie (die in den Bindungen gespeichert ist) in kinetische Energie umgewandelt werden. Denken Sie daran, dass die Gesamtenergie gleich bleiben muss, was bedeutet, dass sich beide Partikel jetzt langsamer bewegen als die Geschwindigkeit des ursprünglichen Partikels. Das bedeutet, dass Ihre "Partikellawine" kontinuierlich langsamer wirdDa immer mehr Materie hinzugefügt wird, muss sie schnell langsamer werden, damit sich andere Teilchen schnell genug bewegen, um einer hohen Menge potenzieller Energie (in den Bindungen) zu entkommen. Dies bedeutet, dass die Zerstörungskraft der Partikel entsprechend abnimmt, da einzelne Partikel nicht mehr genügend kinetische Energie haben, um weiterhin Bindungen zu zerstören. Darüber hinaus neigen solche Kollisionen mit hoher Energie dazu, andere Dinge zu tun, als nur Dinge auseinander zu schlagen. Betrachten Sie die Fusion: Hochenergetische Kollisionen von Wasserstoffatomen führen zur Umwandlung einiger Materie in Licht (Freisetzung von Photonen in einem weiten Bereich des Spektrums) und tatsächlich zur Überwindung der notwendigen Energiegrenzen, um eine Kernbindung zu bilden. Dies reduziert tatsächlich die gesamte kinetische Energie der Materie, indem ein Großteil der Energie in Photonen und potentielle Energie umgewandelt wird.

Auch wenn es so wäremöglich, es wäre lächerlich unpraktisch. Unsere Galaxie hat einen Durchmesser von über 100.000 Lichtjahren. Dies bedeutet, dass es weit über 100.000 Jahre dauern würde, bis sich der Schaden ausbreitet, und wahrscheinlich länger, bis sich die Dinge tatsächlich beruhigen. Ich stelle mir vor, dass natürliche Prozesse in dieser Zeit einfach neu beginnen würden, wobei sich schließlich neue Nebel und Sterne und Planeten bilden würden (wenn auch nicht innerhalb von 100.000 Jahren). Und dies ist eine der kleineren Galaxien da draußen. Bis dies erledigt war, hatten die Bewohner der Galaxie genügend Zeit, um zu reagieren oder sich möglicherweise zu rächen (unter der Annahme einer praktischen Raumfahrt). Vielleicht finden sie sogar einen Weg, es zu stoppen. Dies ignoriert auch das Kunststück, einem einzelnen Teilchen überhaupt so viel Energie zu verleihen, ohne sich vorher in die Luft zu sprengen,

Es wird natürlich Energie auf das andere Teilchen übertragen; das ist Teil der Annahme von @Anixx. Was Sie beschreiben, ähnelt dem, was in der Frage beschrieben wurde.
@ HDE226868 Der Punkt ist, dass jedes Mal, wenn das Partikel kollidiert, es kinetische Energie verliert. Die übertragene Energie muss ausreichen, um die Bindungen anderer Partikel zu brechen, sodass die kinetische Energie einzelner Partikel sehr schnell abnimmt, wodurch ihre Zerstörungskraft erheblich verringert wird. Ich habe zur Verdeutlichung bearbeitet.

(Falsche Ideen aus kinetischen Energieformeln herausgekürzt. Dank Kommentaren von HDE 226868 und BartekChom. Rest gilt jedoch.)

Ich würde sagen, selbst wenn Sie etwas mit extrem hoher Energie hätten, das interstellaren Staub treffen würde, würde es keinen "Strahl" erzeugen , da der Staub 1) zerstört wird und 2) immer noch seine ursprüngliche Geschwindigkeitskomponente hat und seitwärts geht , und so verteilt. Außerdem würde ich aufgrund der Energieeinsparung nicht glauben, dass dies Ihrem Angriff Energie hinzufügen würde , obwohl es ihn verteilen würde, was es wahrscheinlicher macht, dass ein Teil davon etwas treffen würde.

Was zu einer anderen Schwierigkeit gehört: Selbst wenn Sie ein Teilchen hatten, das irgendwie einen wahnsinnig hohen Impuls hatte, müssen Sie es möglicherweise sehr sorgfältig ausrichten, oder es könnte höchstwahrscheinlich einfach durch eine Galaxie fliegen, ohne einen bedeutenden Körper zu berühren .

Selbst wenn Sie einen großen Stern mit einer lächerlichen Menge an fokussierter kinetischer Energie treffen, weiß ich, dass ich nicht weiß, was das bewirken würde. Vielleicht eine gute theoretische Frage für einen Physiker. Selbst wenn Sie eine Art hochenergetische Supernova des Sterns verursachen, den Sie treffen, weiß ich nicht, ob das dazu führen würde, dass die ebenfalls supermächtige Materie eines Sterns nach außen fliegt, oder was.

Schließlich denke ich, dass der Hauptgrund, warum dies wahrscheinlich nie passieren würde, mit der Mechanik zu tun hätte, wie so viel Energie in ein Teilchen gesteckt werden könnte, ob sich das Teilchen während des Prozesses nicht einfach in etwas anderes verwandeln oder in etwas anderes zerfallen würde auf dem Weg und obendrein, wie Sie überhaupt so viel Energie bekommen würden.

Ein paar Kommentare: 1) Es gibt einen Faktor von 1 2 fehlt in der ersten Gleichung. 2) Ich habe ursprünglich die klassischen Berechnungen gezeigt, aber Anixx sagte, ich sollte sie nicht einfügen, da sie die Leute verwirren. Es vermischt klassische und relativistische Physik. 3) Meinten Sie m c 2 (Ja wirklich 1 2 m c 2 ) Am Ende? :-)
Vielen Dank. Danke für die 1/2, aber es ist hier ziemlich bedeutungslos, außer wenn man zu Einheiten geht und die genaue Energie berechnet. Während ich schrieb, wurde mir die klassische Formel (in den 1980er Jahren) beigebracht, die Ihrer Antwort nach anscheinend ersetzt wird. Und ja, ich meinte mc^2 am Ende. Ich werde meine Antwort bearbeiten.
Warum die Ablehnung hier? Ist es die Verwendung der klassischen Physik?
Wahrscheinlich. In diesem Fall macht es überhaupt keinen Sinn. Energie ist nicht begrenzt. Eigentlich kann man sagen, dass die Lichtgeschwindigkeit nicht überschritten werden kann, weil die Energie unendlich wird. Die relativistische kinetische Energieformel ist in der Antwort von HDE 226868 enthalten. Und Vernichtung gibt eher 2 m c 2 - volle Energie aus Masse beider Teilchen.
Danke @BartekChom. Ich werde meine Antwort noch weiter bearbeiten, um sie zu korrigieren.