Gibt es obere oder untere Massengrenzen für Schwarze Löcher?

In der klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie können schwarze Löcher problemlos in jeder Größe (Masse) existieren. Die Obergrenze ist durch die verfügbare Masse des Universums gegeben und es gibt keine theoretische Untergrenze.

Wie bereits in der Frage erwähnt, setzen Quanteneffekte wie Hawking-Strahlung stabile Schwarze Löcher untere Grenzen; diejenigen mit zu geringer Masse zerfallen schnell in Strahlung.

Die Entdeckung von TON 618 hat eine neue Art von Schwarzen Löchern geschaffen (bereits Fingerabdrücke von M87- oder sogar IC1101-Kernen): die ultramassiven Schwarzen Löcher mit Massen größer als$10^{10}M_\odot$. Wie in der vorherigen Antwort gesagt, gibt es in klassischen Umgebungen keine Obergrenze für die Masse von Schwarzen Löchern (ich bin mir nicht sicher, ob Sie selbst in klassischen Umgebungen eine Theorie jenseits der Allgemeinen Relativitätstheorie erhalten).

Vielleicht erfahren wir eines Tages, dass die Quantengravitation etwas darüber aussagt. Interessanterweise hat jedes supermassive, stellare, intermediäre und ultramassive Schwarze Loch eine Masse, die viel viel größer ist als die Planck-Masse, etwa ein Mikrogramm. Das Problem ist, dass wir denken, dass die Quantengravitation nur für SEHR MASSIVE WINZIGE (sehr dichte) Objekte gilt, nicht nur für sehr massive. Tatsächlich hat jede Person eine viel größere Masse als die Planck-Masse, aber sie ist nicht "konzentriert". Wenn Sie Masse in sehr kleinen Regionen konzentriert haben, haben wir keine Ahnung, wie wir mit Quantenfluktuationen und Amplituden umgehen sollen, außer mit der Superstring-Theorie. Eine andere verwandte Frage ist, ob Sie Schwarze Löcher beliebiger DICHTE haben können. Auch hier müssen Sie, wie gesagt, Quantenprozesse wie Hawking-Strahlung berücksichtigen, ... Es gibt jedoch einen subtilen Punkt, der als Transplanck-Problem bezeichnet wird. Grundsätzlich, Wenn die Schwarzen Löcher verdampfen, werden sie immer kleiner, so dass bei einer bestimmten Größe die Wellenlänge kleiner als die Planck-Länge wäre. Wir müssen damit rechnen, dass eine endgültige Theorie der Quantengravitation das endgültige Schicksal der Schwarzen Löcher beantwortet und damit das Schicksal von beiden: Schwarzen Löchern und dem gesamten Universum (sogar die Raumzeit könnte metastabil und ein provisorischer/Übergangszustand sein).

Wie groß kann ein Schwarzes Loch, das durch den Kollaps eines massereichen Sterns entstanden ist, in 1 Gyr wachsen? Angenommen, das Schwarze Loch kann so schnell wachsen, wie es kann. Angenommen, es erfüllt im Moment die Eddington-Grenze. Dann folgt ein Exponentialgesetz:

Plugin in diese Formel$M_0=10M_\odot$und dem Wert von k erhalten Sie, dass die maximale Masse, die es ergibt, im Bereich von ultramassivem BH liegt, dh$M_f\sim 10^{10}M_\odot$für eine Zeitskala von etwa 1 Gyr (beachten Sie, dass die Zahlen schwierig sind). Natürlich ist die TransEddington-Grenze knifflig, aber es gibt einige Gründe zu glauben, dass Schwarze Löcher größer sind als$10^{10}M_\odot$sind instabil und werfen Material aus. In Ermangelung eines anderen Arguments stellt das obige Argument natürlich im Prinzip KEINE Obergrenze dar. Nur andere Überlegungen bezüglich Quasaren und Jets scheinen zu gelten. Aber das Thema ist ein heißes Diskussionsthema in der Astrophysik. Andererseits ist die minimale (oder kleinste) Masse eines Schwarzen Lochs auch ein Rätsel. Im Makromaßstab haben wir KEINE Schwarzen Löcher gefunden, die kleiner als 3-5 Sonnenmassen sind (stellare Schwarze Löcher). Urzeitliche Schwarze Löcher oder Mikroschwarze Löcher könnten jedoch einige Teile der Dunklen Materie in Haufen und anderen Teilen der Galaxien verstecken. Auch hier sind der einzige Hinweis inflationäre Ideen, astronomische Maße und experimentelle Grenzen (vor kurzem wurde die Wahrscheinlichkeit analysiert, dass dunkle Materie vollständig schwarze Löcher sind, aber einige Beweise scheinen zu sagen, dass dies nicht der Fall ist: