Va chạm lỗ đen & Sóng hấp dẫn
Sóng hấp dẫn do LIGO phát hiện vào ngày 14 tháng 9 năm 2015 được cho là do sự va chạm của hai lỗ đen, chúng đang quay gần tốc độ ánh sáng xung quanh nhau ngay trước khi va chạm thực sự. Vụ va chạm xảy ra cách đây 1,3 tỷ năm, cách xa khoảng 1,3 tỷ năm ánh sáng và rõ ràng, năng lượng của vụ va chạm vượt quá năng lượng tổng hợp của tất cả các ngôi sao trong vũ trụ có thể quan sát được.
LIGO đã có thể phát hiện ra sự biến dạng trong cấu trúc không gian do sóng hấp dẫn gây ra bởi vụ va chạm, mặc dù sự biến dạng có độ lớn bằng một phần nhỏ bán kính nguyên tử. Lý do tại sao sự biến dạng quá "nhỏ" vào thời điểm sóng truyền đến hành tinh Trái đất là do khoảng cách va chạm từ Trái đất tương đối lớn.
Câu hỏi : Ai đó có đủ khả năng có thể đưa ra ước tính về độ lớn của biến dạng không-thời gian mà chúng ta sẽ trải qua trên hành tinh Trái đất, liệu vụ va chạm đã xảy ra gần chúng ta hơn không? Tức là va chạm sẽ xảy ra gần bao nhiêu để biến dạng không-thời gian là milimét? Còn mét thì sao? Ở mức độ biến dạng nào thì sóng hấp dẫn sẽ nguy hiểm hoặc gây chết người trên hành tinh Trái đất?
Bryan Greene đã mô tả sự biến dạng sóng hấp dẫn của không-thời gian là sự "co lại" hoặc "nén" tạm thời của Trái đất (và mọi thứ trên đó). Tôi có đúng khi cho rằng bị nén lại dù chỉ 1 cm cũng có thể gây chết người cho tất cả sinh vật trên Trái đất?
Trả lời
Một phần của câu trả lời là dễ dàng. Biến dạng đo được trong sự kiện đó là khoảng$0.25\times 10^{-21}$. Đó là một đối tượng$1m$ lâu sẽ bị ép bởi $0.25\times 10^{-21} m$ theo một phương và kéo dài một lượng như nhau theo phương trực giao.
Biến dạng giảm tuyến tính theo khoảng cách từ lỗ đen, do đó, để đạt được độ méo 1mm ở kích thước của Trái đất (tức là khoảng $8\times 10^{-11}$ nó sẽ cần phải về $5\times 10^{10}$ thời gian gần hơn, vì vậy khoảng $0.03$cách xa nhiều năm ánh sáng, hoặc khoảng 2000 AU. Hai khối lượng mặt trời 30 cộng với các lỗ đen ở khoảng cách đó có thể đã phá vỡ hệ mặt trời một chút trước khi chúng va chạm.
Để đạt được độ méo 1mm ở kích thước của con người, họ cần phải là một yếu tố khác $6\times 10^6$ gần hơn, vì vậy về $\mathrm{30000 km}$, gần hơn quỹ đạo địa tĩnh. Trong trường hợp này, chúng ta chắc chắn sẽ gặp những vấn đề lớn hơn sóng trọng lực.
Những gì tôi không biết làm thế nào để tính toán là năng lượng được hấp thụ bởi Trái đất, hoặc con người, trong một trong những tình huống này. Tôi nghi ngờ rằng nó sẽ không nhiều như vậy, ít nhất là từ làn sóng.
Được thêm vào sau: câu trả lời này cung cấp tổng năng lượng đi qua Trái đất (khoảng 34GJ với các lỗ đen ở khoảng cách hiện tại của chúng) nhưng không đưa ra ý tưởng về lượng năng lượng được hấp thụ. Điều này sẽ tăng lên theo luật bình phương nghịch đảo nếu các lỗ đen ở gần nhau hơn.