Điều Gì Thực Sự Xảy Ra Khi Một Hố Đen Xuất Hiện Ở Tâm Trái Đất.
SẼ MẤT BAO LÂU ĐỂ MỘT LỖ ĐEN CÓ KÍCH THƯỚC BẰNG ĐỒNG XU NUỐT CHỬNG CẢ TRÁI ĐẤT, NẾU NÓ ĐƯỢC ĐẶT Ở TRUNG TÂM HÀNH TINH ?
Một lỗ đen có bán kính Schwarzschild khoảng một centimet (kích thước bằng đồng xu), sẽ có cùng khối lượng với Trái đất .
Trái đất chắc chắn sẽ bị hủy diệt , nhưng toàn bộ vật chất của hành tinh sẽ không bị "nuốt chửng" bởi lỗ đen, vì Trái đất sẽ "chống cự" theo ít nhất hai cách:
MỘT VỤ NỔ.
Trước hết ta phải hiểu rằng, không phải lỗ đen chỉ đơn giản “hút” Trái Đất vào nó. Khi vật chất tại trung tâm hành tinh gần lỗ đen bắt đầu "rơi" vào chân trời sự kiện, chúng sẽ bị nén lại với mật độ rất cao, và bị nung nóng. Vì quá trình này tạo ra nhiệt lượng khổng lồ nên sẽ đồng thời sản sinh ra các tia gamma, tia X, các tia bức xạ và tiếp tục làm nóng vật chất khác rơi vào lỗ đen.
Khi hiệu ứng xảy ra liên tục, một áp lực cực mạnh sẽ được tạo ra và tác động vào các lớp vỏ bên ngoài của Trái đất.
Đầu tiên vật chất sẽ rơi chậm lại, sau đó chúng bị ion hóa và tạo ra lực đẩy hất văng lớp vỏ ngoài cùng của hành tinh ra khỏi lỗ đen. Vì vậy, một phần bên trong lõi sẽ rơi vào lỗ đen nhưng các lớp bên ngoài, bao gồm vỏ Trái Đất cùng với tất cả sinh vật sẽ bị bốc hơi bởi plasma nhiệt độ cao và bị thổi vào trong không gian - Đây sẽ là một vụ nổ khổng lồ
Một phần vật chất còn lại của Trái đất thực sự rơi vào lỗ đen sẽ được chuyển hóa thành năng lượng. Theo Wikipedia, đối với các lỗ đen vật lý "chúng có thể phát xạ tới 40% khối lượng của vật chất đã bị hút vào". Các lớp bên ngoài của Trái đất sẽ hấp thụ những bức xạ này và bốc hơi trong nháy mắt.
Ví dụ về sự chuyển đổi năng lượng từ vật chất chính là chuẩn tinh ( Quasar ). Chuẩn tinh là những vật thể sáng nhất trong vũ trụ và chúng được cung cấp năng lượng bởi vật chất rơi xuống một lỗ đen siêu lớn.
Nếu có “ai đó” đặt lỗ đen ở trung tâm Trái đất, điều đầu tiên chúng ta sẽ cảm nhận được là lực hấp dẫn tăng lên, do chịu thêm hấp dẫn từ lỗ đen (m lỗ đen = m Trái đất). Tuy nhiên, vận tốc thoát ( tốc độ tối thiểu cần thiết để một vật thể tự do, không bị đẩy ra khỏi ảnh hưởng của lực hấp dẫn) của một vật thể chỉ tăng thêm bằng “căn bậc hai của khối lượng”, do đó vận tốc thoát hiện tại trên bề mặt Trái đất là 11 km / s sẽ chỉ tăng lên khoảng 16,8 km / s.
ĐĨA BỒI TỤ
Vì Trái đất đang quay nên mô men động lượng sẽ được bảo toàn.
Khi một khối lượng vật chất đáng kể đang quay, bắt đầu rơi vào lỗ đen, nó sẽ tiếp tục quay, nhưng với tốc độ cao hơn ban đầu (hãy tưởng tượng người trượt băng ghìm vòng tay lại giúp họ xoay nhanh hơn).Mô men Động lượng này sẽ có xu hướng làm chậm quá trình vật chất rơi vào lỗ đen và cuối cùng sẽ tạo ra một vùng không gian giống như đĩa bồi tụ xung quanh lỗ đen.
Vì vậy thời gian để lỗ đen tiêu thụ vật chất của Trái Đất (đã rơi vào) sẽ tăng lên đáng kể, giúp lớp vỏ bên ngoài có cơ hội “trốn thoát”.
Nguyên nhân cho sự chậm trễ này là do đĩa bồi tụ phải sử dụng ma sát để truyền mô men động lượng từ phần trong cùng ra mép ngoài của đĩa, khiến vật chất bị đẩy ra khỏi vùng rìa đĩa bồi tụ (số vật chất thoát ly này mang theo cả mô men động lượng)
Do vậy động lượng quay tại trung tâm đĩa sẽ thấp hơn khiến vật chất ở mép trong cùng rơi vào lỗ đen trước.
Giá trị giới hạn của mô men động lượng mà một lỗ đen có thể đạt được là tại “bề mặt” ( nếu nó có bề mặt ), với độ lớn có thể tiệm cận tốc độ ánh sáng.
Trên thực tế, mặc dù chỉ quay một vòng mỗi ngày, nhưng Trái Đất có mô men động lượng rất lớn. Nếu “Ai đó” cố gắng tạo ra một lỗ đen nhỏ ( bằng 2 lần khối lượng Trái đất ), thì với tất cả mô men động lượng của mình, Trái Đất sẽ khiến bề mặt đĩa bồi tụ lỗ đen đó phải di chuyển với tốc độ gấp khoảng 10 mũ 9 lần tốc độ ánh sáng. Đương nhiên điều này bất khả thi.
Vì vậy , phần lớn khối lượng của Trái Đất sẽ phải thoát ra ngoài lỗ đen “giúp mang đi” gần như toàn bộ động lượng quay ban đầu, khiến cho lỗ đen không vượt quá giới hạn mô men động lượng của nó.
TRÁI ĐẤT SẼ BỊ HÚT VÀO HỐ ĐEN TRONG BAO LÂU ?
Nhưng nếu không có vụ nổ nào và không có động lượng quay giúp bề mặt không rơi vào lỗ đen thì chuyện gì sẽ xảy ra?
Sẽ mất bao lâu để Trái đất "rơi" vào lỗ đen? Chà, hãy tưởng tượng rằng, bằng cách kỳ diệu nào đó, tất cả khối lượng của Trái đất bị nén lại thành một lỗ đen ở chính trung tâm và bạn đang đứng trên cực Bắc (không có động lượng quay) trong bộ đồ vũ trụ (vì bạn đang ở trong một khoảng chân không).
Sẽ mất bao lâu cho đến khi bạn trải nghiệm “hiệu ứng mì Ý-Spaghetti” khi bạn rơi vào lỗ đen?
Chúng ta có thể nhận được một câu trả lời gần đúng, bằng cách sử dụng công thức trọng lực của Newton thay vì theo thuyết tương đối rộng (nó sẽ phù hợp hơn cho những chuyển động khi bị hút vào hoặc ở gần một lỗ đen).
Theo lực hấp dẫn của Newton, bạn sẽ mất khoảng 15 phút để rơi vào lỗ đen (xem tính toán trên wolframalpha.com) hoặc 10 phút nếu gấp đôi khối lượng lỗ đen đó lên. Vì vậy, mặc dù câu trả lời tổng quát chỉ tương đối chính xác và có thể hơi khác nhau, nhưng thời gian để bề mặt Trái Đất rơi vào lỗ đen sẽ khoảng từ 10 đến 15 phút.
Đây sẽ là thời gian được đo bởi bạn, khi bạn đang rơi vào lỗ. Nhưng nếu ai đó ở trên Mặt trăng quan sát, sẽ thấy sự giãn nở thời gian hấp dẫn làm cho bạn trông giống như đang rơi chậm lại, chậm hơn nữa khi bạn tiến đến gần lỗ đen, thậm chí chậm đến mức bạn sẽ mãi mãi không thể chạm vào chân trời sự kiện của lỗ đen.
Tuy nhiên, đối với sự quan sát của bạn, khi rơi vào, quá trình sẽ kết thúc trong khoảng 10 đến 15 phút hoặc lâu hơn.
Nếu muốn một câu trả lời chính xác hơn sẽ yêu cầu một siêu máy tính chạy chương trình “thủy động lực tương đối tính” để mô phỏng. Dĩ nhiên nó sẽ rất phức tạp, tôi sẽ dừng tại đây để dành phần còn lại như một bài tập cho người đọc ....
Tái bút: Đối với người hâm mộ Star Trek, lỗ đen "vật chất đỏ" có thể đã phá hủy Vulcan nhưng nó sẽ không "hút" hay khiến hành tinh "sụp đổ" vào lỗ đen.
Nguồn :
Dịch thuật : Trường Vũ.
