Was würde passieren, wenn das Schwarze Loch im Zentrum einer Galaxie entfernt würde?

Nicht so viel

Schütze A* ist groß, aber nicht so groß. Seine Masse wird auf rund 4.200.000 (vier Millionen zweihunderttausend) Sonnenmassen geschätzt. Das ist eine Menge Schwerkraft! Aber bedenken Sie, dass die Milchstraße auf etwa 1.000.000.000.000 Sonnenmassen geschätzt wird! Insgesamt wären die gesamten Gravitationseffekte minimal. Der größte Effekt wäre auf Sterne in der Nähe des Zentrums (für die sich die meiste Schwerkraft der Sterne der Milchstraße ziemlich gleichmäßig aufhebt, sodass sie hauptsächlich die Anziehungskraft des Zentrums spüren). Sobald Sie jedoch eine kurze Entfernung vom Zentrum der Galaxie entfernt sind, spielt die Wirkung von Schütze A * selbst im großen Schema der Dinge eigentlich nur eine untergeordnete Rolle.

Natürlich fragen Sie, ob sich etwas enträtselt. Sicherlich hat sich die Physik gerade durch Ihr Handlungsloch entwirrt. Viele Jahre später könnten einige intelligente Arten bemerken, dass etwas Lustiges passiert ist.

BEARBEITEN: type_outcast war so freundlich, die Zahlen durchzuarbeiten, um zu sehen, wie schnell ein Stern umkreisen müsste, um die Fluchtgeschwindigkeit der Galaxie zu erreichen, was einen "entwirrenden" Effekt auslöst. Er verwendete die Fluchtgeschwindigkeitsgleichungen,$v_e=\sqrt{\frac{2GM}{r}}$, wobei M die Masse der Galaxie und r der Abstand zwischen dem Zentrum der Galaxie und dem entkommenden Stern ist. Für einen vernünftigen Stern wie S0-102, der nahe genug am Zentrum liegt, um merklich durch den Verlust der Masse in der Nähe beeinträchtigt zu werden, war diese Fluchtgeschwindigkeit mehr als halb so hoch wie die Lichtgeschwindigkeit! Das bedeutet, dass der Stern der Galaxie nicht entkommen wird, es sei denn, er bewegt sich bereits mit relativistischer Geschwindigkeit. Danke type_outcast!

EDIT: Diese Frage ist eigentlich ziemlich faszinierend, wenn man darüber nachdenkt. Eine Entität mit der Bezeichnung „supermassives Schwarzes Loch“ verschwindet aus der Existenz, und wir bemerken es kaum, weil die Galaxie so unglaublich groß ist! Ich denke, dies könnte eine gute Gelegenheit sein, die Universe Factory , den WorldBuilding.SE-Blog, zu ergänzen, der einen Artikel darüber enthält, warum es so schwierig sein kann, diese Maßstäbe zu ergründen . Lesenswert, wenn ich das so sagen darf!

Die bisherigen Antworten gehen davon aus, dass es sich bei der fraglichen Galaxie um eine Spiralgalaxie handelt – und wenn wir von der Milchstraße sprechen, dann ist das alles schön und gut. Aber Galaxien sind ziemlich unterschiedlich, sowohl in Form, Größe, Masse und Zusammensetzung. Die meisten sehen überhaupt nicht wie unsere eigenen aus. Es stellt sich heraus, dass Sie, wenn Sie bereit sind, Ihre Geschichte in einer anderen Galaxie zu spielen, einige ziemlich interessante Effekte aus der Entfernung eines großen Schwarzen Lochs erzielen können.

Ich werde mir die Verhältnisse zwischen der Masse eines bestimmten Schwarzen Lochs in einer Galaxie/einem Sternhaufen und der Masse der Galaxie selbst ansehen:$M_{\text{BH}}/M_{\text{galaxy}}$. Zu Referenzzwecken hat das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, Sagittarius A* , eine Masse von$\sim4\times10^6$Sonnenmassen, während die Milchstraße selbst eine Masse von hat$\sim1\times10^{12}$Sonnenmassen, die uns geben$M_{\text{BH}}/M_{\text{galaxy}}\approx0.000004$. Das ist klein; Das Entfernen von Sagittarius A * aus der Milchstraße reicht nicht aus.

Kugelsternhaufen und Schwarze Löcher mittlerer Masse

Kugelsternhaufen sind dichte, gravitativ gebundene Gruppen von Sternen, Gas und anderen Objekten, normalerweise ungefähr . Sie sind normalerweise ziemlich alt – im Fall der Kugelsternhaufen der Milchstraße so alt wie die Galaxie selbst. Was für unsere Zwecke interessant ist, ist, dass es nicht wirklich eine feste Trennlinie zwischen bestimmten Kugelsternhaufen und Zwerggalaxien gibt, die bis zu enthalten kann$\sim10^8$-$10^9$Sonnenmassen. Tatsächlich können einige Kugelsternhaufen, wie Mayall II und Omega Centauri , Schwarze Löcher mittlerer Masse enthalten , eine mutmaßliche Klasse von Objekten mit Massen von bis zu$\sim10^6$Sonnenmassen. ¹

Im Fall von Omega Centauri – wo die Existenz des Schwarzen Lochs umstritten ist – ist die maximale Masse$\sim10^4$Sonnenmassen. Die Masse des Kugelsternhaufens selbst ist$\sim4\times10^6$Sonnenmassen, Bedeutung$M_{\text{BH}}/M_{\text{galaxy}}\approx0.0025$. Mayall II ergibt ein ungefähr gleiches Verhältnis, vielleicht etwas niedriger. Würde das Schwarze Loch in einem dieser beiden Kugelhaufen entfernt, würde es die Bahnen der innersten Sterne beeinflussen. Dies ist vielleicht dramatischer als im Fall einer normalen Galaxie, weil Kugelsternhaufen Dichteverteilungen haben, die stark zum Zentrum hin spitz zulaufen. Mit anderen Worten, ja, viele Orbits würden gestört, obwohl ich bezweifle, dass dies ausreichen würde, um den Cluster zu stören. Denken Sie daran, dass das Massenverhältnis immer noch weniger als 1% beträgt.

Massive elliptische Galaxien

Einige supermassereiche Schwarze Löcher haben Massen in der Größenordnung von$\sim10^9$zu$10^{10}$(1 Milliarde bis 10 Milliarden) Sonnenmassen, drei von vier Größenordnungen größer als Schütze A*. Diese Schwarzen Löcher ergeben viel bessere Massenverhältnisse als kleinere supermassereiche Schwarze Löcher. Ein Problem ist leider, dass einige dieser extrem massereichen supermassereichen Schwarzen Löcher in sehr massereichen elliptischen Galaxien zu finden sind, die bis zu mehreren Billionen Sonnenmassen groß sein können.

Betrachten Sie NGC 1600 . Sein zentrales supermassereiches Schwarzes Loch hat wahrscheinlich eine Masse von$\sim2\times10^{10}$Sonnenmassen, während die Galaxie selbst eine Masse von hat$\sim10^{12}$Sonnenmassen. Das ist nicht schlecht; wir erhalten ein Massenverhältnis von$M_{\text{BH}}/M_{\text{galaxy}}\approx0.02$. NGC 4889 , ein elliptischer Überriese, hat ein zentrales Schwarzes Loch von ähnlicher Masse; seine Gesamtmasse ist$\sim10^{13}$Sonnenmassen, nachgebend$M_{\text{BH}}/M_{\text{galaxy}}\approx0.002$- möglicherweise kleiner, wenn dort nicht leuchtende Materie in großen Mengen vorhanden ist.

Zwerggalaxien und supermassereiche Schwarze Löcher

Omega Centauri (und bestimmte andere massereiche Kugelsternhaufen) könnten die Kerne von Zwerggalaxien sein, die durch die Gezeitenkräfte der Milchstraße auseinandergerissen wurden. Wie ich schon sagte, die Trennlinie existiert nicht wirklich. Eine massereiche Zwerggalaxie unterscheidet sich jedoch sicherlich von einem massearmen Kugelsternhaufen.

Betrachten Sie nun eine Reihe von Zwerggalaxien, die als ultrakompakte Zwerge (UCDs) bezeichnet werden. Ihre Masse liegt in der Größenordnung von$\sim10^8$Sonnenmassen. Eine UCD, die mich besonders begeistert, ist M60-UCD1 . Diese Galaxie hat eine Masse von$\sim10^8$Sonnenmassen und könnte ein supermassereiches Schwarzes Loch beherbergen$\sim2\times10^{7}$Sonnenmassen - fünfmal die Masse von Sagittarius A*! Dies führt zu einem Massenverhältnis von$\sim0.15$, das ist enorm! Die Umlaufbahnen vieler Sterne in der nur etwa 200 Lichtjahre großen Galaxie werden ziemlich stark vom Schwarzen Loch beeinflusst. Das Entfernen würde sicherlich eine Reihe von Umlaufbahnen stören.

Dort wächst die Population ultrakompakter Zwerge weiter, ebenso wie die Population supermassereicher Schwarzer Löcher in UCDs. Kürzlich wurde bekannt gegeben, dass UCD-3, eine Galaxie mit einer Masse von$\sim9\times10^7M_{\odot}$, enthält wahrscheinlich ein Schwarzes Loch von$3.5\times10^6M_{\odot}$, geben uns$M_{\text{BH}}/M_{\text{galaxy}}=0.038$. Das ist um den Faktor vier niedriger als bei M60-UCD1, aber das ist nicht viel und recht ermutigend.

Ich werde sagen, dass ich nicht glaube, dass Sie besser werden können. Im Vergleich zur Milchstraße ist M60-UCD1 ein ausgezeichneter Kandidat für diese Art von Umgebung. Es ist auch extrem dicht und ziemlich massiv für einen ultrakompakten Zwerg. Die hohe Dichte bedeutet, dass Sie, genau wie in einem Kugelsternhaufen, wahrscheinlich viele exotische Objekte im Inneren finden können, von blauen Nachzüglern bis hin zu Thorne-Żytkow-Objekten .

¹ Bis Juli 2018 wurden keine Schwarzen Löcher mittlerer Masse bestätigt, aber es gibt eine Reihe von Kandidaten:

• Die möglichen Schwarzen Löcher in den Zentren der Kugelsternhaufen 47 Tucanae , Mayall II und Omega Centauri (alle umstritten)
• Das zentrale Schwarze Loch in der Spiralgalaxie NGC 4395
• Mögliche Schwarze Löcher in Messier 82 ( Messier 82 X-1 ), Messier 74 und ESO 243-49 ( HLX-1 )
• Das zentrale Objekt im Sternhaufen GCIRS 13E
• Ein Objekt in der Hochgeschwindigkeitswolke CO-0.40-0.22
• Eine Reihe anderer ultraluminöser Röntgenquellen (ULXs)

Wenn einige davon vorhanden sind, könnten sie eine vernünftige, anständige Wahl für Sie sein. Auch eine kürzlich durchgeführte Suche nach Chandra -Daten weist darauf hin, dass es möglicherweise eine beträchtliche Population gibt. Ich werde diese Liste aktualisieren, wenn eines davon in Zukunft bestätigt wird.

Alles ist relativ. Wenn die Kraft, die die Sterne zum Zentrum zieht, aufhört, wird die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne sie in einer geraden Linie aus dem Zentrum herausschießen (offensichtlich - es gibt keine kreisförmigen Kräfte), aber nicht senkrecht zum Zentrum. Wenn Sie denken, dass dies langsam geschieht, dann bewegt sich die Sonne mit 720.000 km/h. Das ist schnell. Relativ gesehen. Und je näher an der Mitte, desto höher die Geschwindigkeit.

Eine schnippische Antwort. Jeder Gravitationswellendetektor auf der Erde würde aus der Waage fallen und viele Physiker würden denken "WTF now???". Zumindest bis sie die Aufzeichnungen mit anderen Gravitationswellendetektoren und mit den Astronomen verglichen.

Der Rest der Welt würde es zunächst nicht bemerken und sich dann auch nicht um ein Jota kümmern.

Es wäre interessant, dieses Ereignis in Vinges Gedankenzonen-Universum anzusiedeln.