Was wäre, wenn der Tscheljabinsker Meteor ein Schwarzes Loch gleicher Masse gewesen wäre?

Update: Die in dieser Antwort behaupteten Werte der Leuchtkraft des Schwarzen Lochs und der Zusammensetzung der von einem heißen Schwarzen Loch emittierten Hawking-Strahlung scheinen ungenau zu sein. Überprüfen Sie die Antwort von @AVS für eine genauere Beschreibung.

Für ein Schwarzes Loch mit einer Masse von einigen tausend Tonnen würde die Hawking-Schwarzkörperstrahlung einer astronomisch hohen Temperatur von etwa entsprechen$10^{16}$K ($\because T = \frac{1.227 \times 10^{23}}{M}$). Die Strahlung von solch einem heißen Schwarzen Loch würde hauptsächlich hochenergetische Gammastrahlen sein, wobei jedes Photon Energie im TeV-Bereich trägt. Beachten Sie, dass die oben angegebene Temperatur um Größenordnungen höher ist als die, die zum Starten der Kernfusion erforderlich ist.

Da die meisten Meteore Geschwindigkeiten haben, die weit über der Fluchtgeschwindigkeit der Erde liegen, könnte das Schwarze Loch in einer hyperbolischen Umlaufbahn um den Erdkern einfach durch die Erde fliegen (ich gehe davon aus, dass es keinen anderen elektromagnetischen oder sonstigen Mechanismus gibt, der das Schwarze Loch dazu veranlassen würde Energie verlieren, aber ich könnte mich irren).$2 \times 10^{18} W$Energie ist enorm, tatsächlich eine Größenordnung mehr als die Menge an Sonnenstrahlung, die von der Erde empfangen wird, und all diese Energie besteht aus hochenergetischen Gammastrahlen. Dies könnte das Ende aller Lebensformen auf der Erde bedeuten und würde die Erde dauerhaft verunstalten.

Update: Nicht nur ein Bruchteil der Erde und / oder „viele Menschen“, wie Sie in der Aktualisierung Ihrer Frage sagen, ich glaube, dass die Leistungsabgabe ausreichen würde, um den gesamten Planeten oder zumindest die makroskopischen Lebensformen zu sterilisieren. Bedenken Sie, dass alle Atombomben, die jemals auf der Erde getestet und eingesetzt wurden, zusammengenommen etwa$10^{18} J$. Das würde also bedeuten, dass die Leistung des Schwarzen Lochs der Explosion all dieser Bomben pro Sekunde entsprechen würde. Darüber hinaus wären die Temperatur der Explosion und die Energie der erzeugten Photonen um Größenordnungen höher als die, die durch eine normale Kernspaltung oder eine Fusionsnuklearbombe erzeugt wird. Die außer Kontrolle geratenen Reaktionen, die einem solchen Ereignis folgen würden, hätten direkte und indirekte Folgen für das Leben auf der Erde. Berücksichtigen Sie auch die Tatsache, dass die Leistungsabgabe und die Temperatur des Schwarzen Lochs immer mehr ansteigen, wenn das Schwarze Loch verdampft und seine Masse verringert.

Die Temperatur der Hawking-Strahlung in Energieeinheiten (für a$1.3\cdot10^{7}\,\text{kg}$Schwarzes Loch) ist

$$T=\frac{\hbar c^3}{8\pi G M} \approx 813\,\text{GeV} .$$

Wie in meiner Antwort auf die Frage erklärt

Wie ist die relative Zusammensetzung der Hawking-Strahlung?

für solch hohe Temperaturen besteht Hawking-Strahlung hauptsächlich aus Quarks und Gluonen, die schnell hadronisieren und Jets erzeugen. Und da Quarks und Gluonen viele Freiheitsgrade (aufgrund von Farbe und Geschmack) haben, wäre die von einem Schwarzen Loch mit einer so hohen Temperatur abgestrahlte Gesamtleistung viel größer als die Zahl aus dem Hawking-Strahlungsrechner von Xaonon. Das in meiner oben genannten Antwort zitierte Papier:

• MacGibbon, JH, & Webber, BR (1990). Quark- und Gluon-Jet-Emission von primordialen Schwarzen Löchern: Die momentanen Spektren . Physical Review D, 41(10), 3052, doi .

liefert die folgende Abbildung für die Gesamtleistung der Hawking-Strahlung (ich werde Unsicherheiten weglassen):

$$P_\text{tot}\approx 3.2\times10^{24}\left(\frac{T}{\text{GeV}}\right)^{2.1}\,\text{GeV sec}^{-1}.$$ Für ein $13\,000$Tonnen Schwarzes Loch, das gibt $P_\text{tot}\approx 6.2\cdot10^{20}\,\text{W}$, zwei Größenordnungen größer als die Zahl dieses Rechners. (Eigentlich sollte die Leistung noch größer sein, wenn die Emission von Higgs-Bosonen eingeschlossen ist). Eine solche Leistung entspricht mindestens $7 \,\text{tons}\,\text{sec}^{-1}$Massenverlust für das Schwarze Loch und damit die Gesamtlebensdauer (von $13\,000\,\text{tons}$) würde weniger als 10 Minuten dauern. Diese Leistung übersteigt auch die Eddington-Grenze bei weitem, so dass es keine Materieabsorption geben würde.

Etwa die Hälfte dieser Energie würde in Form von Neutrinos/Antineutrinos (und ein kleiner Teil in Form von Gravitonen) freigesetzt und würde daher nicht (merklich) mit irgendeiner Materie wechselwirken. Der Rest der Energie würde in Form von energetischen Gammastrahlen und relativistischen Hadronen und Leptonen vorliegen und würde definitiv eine planetarische Katastrophe hervorrufen.

Die genaue Struktur einer solchen Katastrophe hängt von der Geometrie einer Kollision ab. Selbst wenn wir einen flüchtigen Durchflug des Schwarzen Lochs annehmen, wenn die Endphase seiner Explosion weit genug von der Erdoberfläche entfernt stattfand, wäre die von der Erde absorbierte Energie immer noch enorm.

Denken Sie daran, dass Tsar Bomba nur ungefähr veröffentlicht$2\,\text{kg}\cdot c^2$Energie, während unser Schwarzes Loch jede Sekunde etwa das 1000-fache dieser Energie (in Form geladener Teilchen) freisetzt . Selbst wenn wir die Bestrahlung der Erde während der Annäherung an ein schwarzes Loch völlig außer Acht lassen (der beträchtliche Energieanteil würde großflächig von der oberen Atmosphäre absorbiert werden), würde ein 5-Sekunden-Flug in die Atmosphäre einen Feuerball erzeugen, der mehreren tausend Zarenbomben entspricht. Die erzeugte Schockwelle wäre auf der ganzen Welt zerstörerisch. Wird viel Energie im Erdkern deponiert, würde dies ein Erdbeben enormer Stärke auslösen.

Obwohl eine solche Katastrophe das Potenzial hat, die menschliche Zivilisation auszulöschen, ist die Gesamtenergie in Bezug auf die Wärmekapazität der Weltmeere (und der Erde selbst) relativ gering. Das Leben im Ozean würde also wahrscheinlich überleben.

Dieser Meteor wurde ziemlich deutlich beobachtet. Und es bewegte sich mit Geschwindigkeiten, die für einen Meteor nicht überraschend waren, also nenne es 20 km/s, nur um eine Zahl zu haben.

3E8 Watt werden für eine ziemlich gute Entfernung sichtbar sein. Ich glaube, wir hätten es kommen sehen. Wenn es nicht in der Erde geblieben ist, dann wird es in den 2 Lebenstagen, die es hat, nur etwa 3E6 km zurücklegen. Wenn so viel Masse innerhalb dieser Entfernung in Strahlung umgewandelt wird, denke ich, dass wir es bemerken. Gegen Ende des IIRC wird es deutlich heller.

Ich denke, mit diesem Radius für den Horizont und so viel Strahlung, die herauskommt, bemerkt es nicht viel, dass ein kleines Ding wie ein Stein durchfliegt. Ich denke, es endet damit, dass ein Loch vor ihm brennt, wobei der Strahlungsdruck die Trümmer aus dem Weg schiebt.

Also ich schätze 2-ish. Wirklich intensiv helles Licht, punktgenau, geht ziemlich geradeaus, kommt auf der anderen Seite heraus. Wenn es dich trifft, wird es ziemlich böse. Wahrscheinlich kommt eine Menge ernsthafter harter Strahlung davon. Es legt dann ein paar Mal die Entfernung zum Mond zurück und geht dann mit einem letzten supergroßen Blitz los. Wie schlimm dieser letzte Blitz sein würde, ist mehr als ich berechnen kann.

Bevor Materie von einem Schwarzen Loch verzehrt werden kann, sollte sie ihren Impuls abbauen, und hier kommt die Akkretionsscheibe. Ein winziges Schwarzes Loch kann sich jedoch nicht effektiv ernähren, weil sein Ereignishorizont zu klein ist, und zweitens würde ein solches Schwarzes Loch viel Energie ausstrahlen, was jede Annäherung von Materie verhindern würde. Auch ein solches Schwarzes Loch könnte seinen Impuls nicht abbauen und wird die Erde durchdringen und davonfliegen.

Nehmen wir an, ich liege falsch und es würde bis zum Zentrum des Planeten sinken. In diesem Fall würde seine gesamte Energie im Erdkern abgelagert werden. Die Verdampfung eines Schwarzen Lochs mit einer Masse von 10.000 bis 13.000 Tonnen würde etwa 10.000 Tonnen freisetzen$10^{24}\,{\rm J}$, und wenn wir diese Energie weitergeben$6\times10^{24}\,{\rm kg}$des Erdkerns, wäre seine Wirkung vernachlässigbar. Das Schwarze Loch würde jedoch ausstrahlen$2\times10^{18}\,{\rm W}$was ausreichen könnte, um einen Tunnel zu erzeugen und zu unterstützen, der heißes Plasma in die Atmosphäre spuckt und$10^{24}\,{\rm J}$eingelagert$6\times10^{21}\,{\rm g}$der Erdatmosphäre würde alles auf der Oberfläche des Planeten verbrennen.