Минимальный размер черных дыр — вопрос, который связан с различными типами черных дыр и физическими теориями, описывающими их образование. Давайте рассмотрим это подробнее:
1. Сталелларные черные дыры
Это наиболее изученные и распространенные типы черных дыр. Они образуются в результате коллапса массивных звезд, когда исчерпываются их ядерные топливные запасы, и они больше не могут поддерживать внутреннее давление. Минимальный размер черной дыры, возникающей таким образом, примерно равен 3 массам Солнца. Черная дыра с такой массой будет иметь радиус, называемый горизонтом событий или шварцшильдовским радиусом, около 9 километров.
2. Первичные черные дыры
Предполагается, что они могли образоваться вскоре после Большого взрыва в очень плотных участках Вселенной. Первичные черные дыры могли быть как большими, так и чрезвычайно маленькими, с массой значительно меньше массы звездных черных дыр.
Теоретически, такие черные дыры могут существовать с массами, сопоставимыми с массой элементарных частиц, и даже меньше. Согласно современным физическим моделям, масса первичной черной дыры может быть как больше планковской массы (около 2.18×10−82.18 \times 10^{-8}2.18×10−8 кг), так и намного меньше.
Однако для таких крошечных черных дыр важную роль играет эффект, известный как излучение Хокинга, согласно которому они испаряются. Чем меньше масса черной дыры, тем быстрее происходит испарение. Если бы черная дыра была меньше, скажем, массой в несколько тысяч тонн, она могла бы испариться за доли секунды.
3. Минимальный теоретический предел (Планковские черные дыры)
Существует гипотеза, что минимально возможный размер черной дыры ограничен так называемой планковской длиной — это фундаментальный предел в квантовой механике, примерно 1.6×10−351.6 \times 10^{-35}1.6×10−35 метров. Такая черная дыра имела бы массу порядка планковской массы (2.18×10−82.18 \times 10^{-8}2.18×10−8 кг или около 2222 22 микрограммов). Это гипотетические объекты, существование которых пока не подтверждено, но их появление могло бы быть результатом квантовых эффектов на очень малых масштабах.
4. Черные дыры в теориях с дополнительными измерениями
Некоторые теории, например, теория струн или модели с дополнительными измерениями, предполагают возможность образования микроскопических черных дыр на высокоэнергетических установках, таких как Большой адронный коллайдер. В таких моделях масса микроскопической черной дыры может быть на порядок меньше, чем в стандартной физике. Однако ни одного подобного объекта пока не обнаружено.
5. Излучение Хокинга и испарение малых черных дыр
Как было упомянуто ранее, процесс испарения черных дыр через излучение Хокинга приводит к тому, что черные дыры с малой массой могут существовать только краткое время, после чего они испаряются. Черные дыры, менее массивные, чем Луна, например, исчезнут достаточно быстро. Именно этот эффект ограничивает минимальную массу долго живущих черных дыр.
6. Черные дыры, созданные в ускорителях частиц
Гипотетически, если бы удалось создать микроскопические черные дыры в ускорителе частиц, такие черные дыры обладали бы массой близкой к планковской, но их существование было бы кратковременным из-за излучения Хокинга. Тем не менее, такие черные дыры, если бы их удалось создать и изучить, могли бы дать уникальную информацию о квантовой природе гравитации.
Заключение:
Черные дыры могут варьироваться от относительно крупных объектов, как звездные черные дыры, до гипотетических микроскопических черных дыр, которые могли бы существовать в начале Вселенной или в экзотических условиях, предложенных некоторыми теоретическими физиками. Минимально возможный размер черной дыры теоретически ограничен квантовыми эффектами и фундаментальными пределами, такими как планковская масса. Однако их существование еще не доказано экспериментально.
0
