Hat ein Schwarzes Loch genug Zeit, um tatsächlich eine Singularität zu bilden?

Ich versuche, meinen Kopf um schwarze Löcher, Singularitäten und hausierende Strahlung zu wickeln. Physics.se enthält viele interessante Fragen und Antworten, aber von keiner konnte ich bisher etwas über die Wechselwirkung zwischen der Bildung einer Singularität und Hawking-Strahlung lesen (die meisten scheinen über den Punkt zu sprechen, an dem Materie in ein Schwarzes Loch eintaucht, das bereits eine Singularität hat ).

So wie ich es verstehe, ist die wahrgenommene Zeit aus der Perspektive eines Sterns, der in eine Singularität kollabiert, genau wie in der klassischen Mechanik: Die Masse wird zum Schwerpunkt hin beschleunigt, und wenn "alles" da ist, ist es eine Singularität. Nun dauert dies eine endliche Zeit, und die Materie selbst nimmt genau das wahr. Ein Teil der Frage ist: Wie lange ist diese Zeit? Ich gehe von einer Größenordnung von Millisekunden aus.

So wie ich die Hawking-Strahlung verstehe, wird sie, sobald es einen Ereignishorizont gibt, anfangen, negative Masse / Energie in Richtung der Singularität zu emittieren. Die Zeitdilatation wird unendlich stärker, wenn wir uns der Singularität nähern, daher würde ich annehmen, dass sie aus der Perspektive dieser negativen Teilchen ihre wahrgenommene Distanz zu den Teilchen positiver Energie/Masse, die sich bereits auf dem Weg zur Singularität befinden, ständig verringern würden .

Seit der Annäherung an die Singularität wird die Zeitdilatation irgendwie unendlich, sogar die 10 100 Jahre oder so, die es dauern soll, bis die Hawking-Strahlung ein Schwarzes Loch verdampft, scheinen auszureichen, um die notwendige Menge an negativen Energie- / Massenpartikeln zur Singularität hinunter zu schicken, damit sie die positiven Energie- / Massenpartikel sehr genau "jagen" können .

Aber werden sie sie erreichen, bevor sich eine Singularität bildet, so dass sie sich bis zu dem Punkt aufheben, an dem die Gravitationskraft nicht mehr ausreicht?

Wenn es nur ums Rechnen geht“ N s bis Materie Singularität erreicht" und " M s bis negative Masse/Energie Singularität erreicht" und die Berechnung zeigt das immer N < M dann würde mich die Berechnung interessieren (möglichst so dargestellt, dass keine zu exotischen Konzepte erforderlich sind).

Wenn dies eine qualitative Angelegenheit ist, da einige meiner Ideen grundlegend falsch sind, weisen Sie bitte darauf hin (wieder wenn möglich auf eine Weise, die keine zu exotischen Konzepte erfordert).

Ein weiteres Duplikat: physical.stackexchange.com/q/5031
@Anixx: Bei beiden Fragen scheint es darum zu gehen, was ein entfernter Beobachter wahrnimmt, nicht darum, was aus der Perspektive der einstürzenden Masse selbst passiert; Sie sprechen nicht darüber, ob diese Masse durch die negativen Masse- / Energieteilchen, die durch Falkenstrahlung erzeugt werden, aufgehoben wird, bevor sie eine Singularität bildet. Mich interessiert vor allem die Singularität, nicht die Bildung eines (scheinbaren) Ereignishorizonts.
@JohnRennie: Können Sie genauer erklären, warum dies ein Duplikat sein könnte? Es scheint von der Nichtexistenz eines Ereignishorizonts zu sprechen, nicht von einer Singularität ...
@PlasmaHH schau dir die zweite Frage an, die ich verlinkt habe. Es geht nicht nur um den Ereignishorizont. Es fragt explizit nach Singularitäten.
@Anixx: Aber es scheint, als würde die Zeitdilatation Gravitationskollaps verlangsamen. Ich frage speziell nach der Annullierung von Masse aufgrund von Falkenstrahlung negativer Masse/Energie-Partikel, die diejenigen "jagen", die kollabieren
Ah, ich verstehe, was du meinst. Wenn ich Sie richtig verstehe, fragen Sie, ob sich hinter einem scheinbaren Horizont eine Singularität bilden kann. Ist das eine faire Zusammenfassung? Wenn ja, sollten Sie das vielleicht klarer machen.
@JohnRennie: Ja, es ist schwer auszudrücken. Vielleicht können wir es auch so formulieren: Kann sich hinter einem scheinbaren Horizont eine Singularität bilden, wenn das Schwarze Loch durch die Rauschstrahlung „verdampft“. Es ist schwierig, sich an verschiedene Beobachterpositionen zu gewöhnen; Für mich scheint es, dass aufgrund der Zeitdilatation die Masse, die zum Schwerpunkt fällt, von negativen Masse- / Energiepartikeln aus der Falkenstrahlung "gejagt" wird, die die Masse aufheben und zur Verdampfung des gesamten Lochs führen. Aber wird dies bereits geschehen, bevor es eine tatsächliche Singularität gibt?

Antworten (2)

Nun, die Fluchtgeschwindigkeit eines Schwarzen Lochs ist die Lichtgeschwindigkeit, c.

Um das Schwarze Loch zu verlassen, muss man sich also schneller als das Licht bewegen.

In der Natur ist es eigentlich nicht verboten, sich schneller als das Licht zu bewegen. Sie können Informationen einfach nicht mit dieser Geschwindigkeit übertragen.

Sogar Elektronen oder Lichtstrahlen können sich gelegentlich schneller als Licht bewegen. Dies liegt an der Heisenbergschen Unschärferelation.

Wie Sie wissen, für kurze Zeit Δ T die Gesamtenergie des abgeschlossenen Systems kann höchstens um von ihrem vorherigen Wert abweichen Δ E so dass Δ T Δ E ≤ ℏ .

Das bedeutet, dass selbst im reinen Vakuum manchmal für kurze Zeit virtuelle Teilchen erscheinen können.

Nun trifft ein Teilchen (z. B. negativ geladen) in der rechten Richtung auf eine solche Bildung eines virtuellen Teilchens und eines Antiteilchens aus dem Vakuum:

E − − − − − − − >< − − − E + − − − ∗ − − − E − − − − >

Das ursprüngliche Teilchen annihiliert mit dem virtuellen Antiteilchen, und das virtuelle Teilchen, das sich nach rechts bewegt, setzt seine Ausbreitung fort. Da es sich nicht vom ursprünglichen Teilchen unterscheidet, kann man sagen, dass es das ursprüngliche Teilchen war, das sich schneller bewegte als seine mittlere Geschwindigkeit.

Dasselbe kann auch mit Photonen passieren. Die Erzeugung eines virtuellen Photon-Antiphoton-Paares ermöglicht es dem Photon, sich schneller als Licht fortzubewegen und dem Schwarzen Loch zu entkommen. Die Zahl der dabei entstehenden Antiteilchen kann nicht größer sein als die Zahl der Nicht-Antiteilchen. Treffen sie nicht auf das reale Teilchen, vernichten sie sich mit ihrem virtuellen Paar und verschwinden.

Da das Antiteilchen eines Photons auch ein Photon ist, stellt sich heraus, dass dieses Antiteilchen einfach das elektromagnetische Feld in der entgegengesetzten Phase darstellt.

„Die Erzeugung eines virtuellen Photon-Antiphoton-Paares ermöglicht es dem Photon, sich schneller als Licht fortzubewegen und dem Schwarzen Loch zu entkommen.“ Das Photon bewegt sich immer bei c, und das Antiphoton eines Photons ist ein Photon. siehe Antwort hier auf physical.stackexchange.com/questions/160765/…

Die Zeitdilatation wird unendlich stärker, wenn wir uns der Singularität nähern, daher würde ich annehmen, dass sie aus der Perspektive dieser negativen Teilchen ihre wahrgenommene Distanz zu den Teilchen positiver Energie/Masse, die sich bereits auf dem Weg zur Singularität befinden, ständig verringern würden .

Ich bin kein Physiker, also nehmen Sie dies mit einem Körnchen Salz (oder eher einem Pfund), aber ich glaube, das obige Zitat zeigt, wo Ihre Annahme falsch ist. Die Wahrnehmung der Zeitdilatation ändert sich, wenn Sie sich der Singularität nähern. Lassen Sie mich Ihnen ein Beispiel geben, mit dem ich besser vertraut bin (schließlich weiß niemand wirklich, was innerhalb des Horizonts passiert), und ersetzen Sie Singularität durch Ereignishorizont: Ein Beobachter, der auf ein Objekt blickt, das in ein Schwarzes Loch fällt, wird dieses Objekt irgendwie ins Stocken bringen in der Nähe des Ereignishorizonts. Aber sobald der Beobachter sich dem Horizont nähert und ihn schließlich überquert, ändert sich diese Wahrnehmung, da der Beobachter selbst unter die Auswirkungen der Zeitdilatation gerät. Der Beobachter wird niemals in der Lage sein, das Objekt, das er auf diese Weise beobachtet hat, "einzufangen".

Oder anders ausgedrückt: Objekte, die näher an einer Singularität liegen, spüren eine stärkere Gravitationskraft als weiter entfernte Objekte. Als solche bewegen sie sich schneller auf die Singularität zu, je näher sie sind. Das bedeutet, wenn Sie innerhalb des Ereignishorizonts wären, würden Sie wahrnehmen, dass sich alles von Ihnen wegbewegt (Dinge, die näher am Attraktor liegen, bewegen sich schneller als Sie, und Sie bewegen sich schneller als Dinge, die weiter davon entfernt sind als Sie).

Hat ein Schwarzes Loch genug Zeit, um tatsächlich eine Singularität zu bilden?
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