Warum fügen Photonen einem Schwarzen Loch Masse hinzu?

Warum fügen Photonen einem Schwarzen Loch Masse hinzu?

Wenn Photonen irreversibel in ein Schwarzes Loch aufgenommen werden, nimmt die Masse des BH zu?

Antworten (2)

Dies ist wirklich nur eine Erweiterung von Grahams Antwort.

Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass die Schwerkraft und damit ein Schwarzes Loch durch Materie verursacht wird. Tatsächlich hängt die Raumzeitkrümmung mit einer Größe zusammen, die als Spannungs-Energie-Tensor bezeichnet wird . Dies wird normalerweise durch eine Matrix mit zehn unabhängigen Werten darin dargestellt (es ist eine 4x4-Matrix, aber sie ist symmetrisch, also sind sechs der darin enthaltenen Elemente dupliziert).

Nur eines der Elemente in der Matrix, T 00 , hängt direkt von der Masse ab, und tatsächlich gibt dieses Element die Energiedichte an, wobei die Masse unter Verwendung der Einstein-Gleichung als Energie gezählt wird e = M C 2 .

Photonen beeinflussen also die Raumzeitkrümmung, weil sie zur Energiedichte beitragen, obwohl sie keine Masse haben. Tatsächlich tragen Photonen auch zu anderen Elementen der Matrix bei, weil sie einen Impuls ungleich Null haben und auch dies die Raumzeitkrümmung beeinflusst.

Zu deiner Frage:

Wenn Photonen irreversibel in ein Schwarzes Loch aufgenommen werden, nimmt die Masse des BH zu?

Ja, die Masse des Schwarzen Lochs wird durch die Photonenenergie dividiert durch zunehmen C 2 .

Bezüglich Ihres Kommentars zu Grahams Frage: Ja, vorausgesetzt, Sie fügen mehr Energie hinzu, als das Schwarze Loch ausstrahlt, werden Sie das Schwarze Loch aufrechterhalten oder erhöhen. Sie könnten die Energie hinzufügen, indem Sie viele Photonen mit niedriger Energie oder einige wenige Photonen mit hoher Energie verwenden. Es ist die hinzugefügte Gesamtenergie, die zählt.

Der erste Teil Ihrer Antwort ist ein Juwel, aber ich war ziemlich überrascht von der Aussage, dass Sie etwas anderes messen könnten Δ M aus dem erzeugten Gravitationsfeld und der Trägheit. War diese Äquivalenz nicht der ganze Sinn von GR? Ich sitze hier und denke "auf keinen Fall hat er das gemeint". Mein Verständnis wäre in allem völlig falsch, wenn das wahr wäre.
@alanse: Ich habe nicht gesagt, dass Sie eine andere Trägheit als die Gravitationsmasse messen können , ich sagte, ich war mir nicht sicher, ob Sie es tun würden. Damit haben Sie natürlich recht, denn obwohl Photonen masselos sind, haben sie einen Impuls. Ich litt nur unter einer vorübergehenden Gehirnschwäche. Danke für die Spritze der Vernunft :-)
Ich verstehe nicht einmal, wie Sie unsicher sein können, wenn ein Photon den Ereignishorizont trifft, wird es die Masse des BH erhöhen. Ich verstehe nicht, wo es Raum für Skepsis gibt. Photonen haben keine Ruhemasse, aber sie können anderen Dingen Masse verleihen. Wenn es sich um ein Teilchen gewöhnlicher Materie handeln würde, würde ein vollständig absorbiertes Photon Masse durch erhöhte KE plus Wärmeenergie verleihen. Im Fall eines als stationär angenommenen BH, bei dem das Photon auf CM trifft, gibt es keine KE-Änderung, und 100% der Energie des Photons tragen zur BH-Masse bei. Ich bin verblüfft, weil Sie der Experte von uns beiden sind!
Du hast natürlich recht. Führen Sie es auf das hohe Alter und die drohende Senilität zurück.
Um mein "weiches" Verständnis zu erweitern, trifft das Photon nicht das eh, sondern nur die Sicherung des vom eh erzeugten Materials. Tritt der gleiche Anstieg auf, wenn das Photon das eh "ununterbrochen" noch nicht weit genug überquert, um zu beweisen, dass GR stumm ist, wann würde der Impuls das BH beeinflussen, sobald es das eh passiert, oder gibt es einen bestimmten Punkt, an dem die Energie Teil wird? der BH.

Obwohl Photonen ruhemasselos sind und die Einstein-Gleichung E = mc ^ 2 hier nicht zutreffend ist, haben sie immer noch eine Massenenergie, die E = Plancks-Konstante multipliziert mit der Photonenfrequenz entspricht. Schwarze Löcher haben eine Temperatur, die für astronomische BHs sehr niedrig ist, so dass alle Photonenenergien über denen der kosmischen Hintergrundstrahlungstemperatur bei 2,725 Kelvin, die auf das BH einfallen, langsam seine Masse erhöhen werden.

Ist diese zusätzliche Masse im Vergleich zur Hawking-Strahlung willkürlich oder kann die Singularität durch Photonen unbegrenzt aufrechterhalten werden?
@Argus Ich würde denken, die Antwort auf Ihre Frage lautet "Ja, die dem BH hinzugefügte Masse ist relativ zur Hawking-Strahlung willkürlich". Die einfallende Materie ist ein Ergebnis dessen, was in unserem Universum auf unserer Seite des Horizonts vor sich geht. Die Hawking-Strahlung wird nur durch die BH-Parameter bestimmt. Wenn es ausreichend "gefüttert" wird, muss es niemals an Masse verlieren.
Warum fügen Photonen einem Schwarzen Loch Masse hinzu?
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