Was ist die Lebensdauer eines masselosen Schwarzen Lochs von Photonen?

Lassen Sie ein Bündel von Photonen in einem sehr kleinen Bereich sehr konzentriert, so dass die Raumzeit wie ein Schwarzes Loch gekrümmt ist und die Photonen nicht entkommen können: Das nenne ich ein masseloses Schwarzes Loch von Photonen.

Frage : Wie lang ist die Lebensdauer eines masselosen Schwarzen Lochs aus Photonen (mit seiner Anfangsenergie als Parameter)?

Während Photonen einzeln masselos sind, hat eine Ansammlung von Photonen als System genommen im Allgemeinen eine Masse (die einzige Ausnahme tritt auf, wenn sie alle einen parallelen Impuls haben), und wenn sie ein Schwarzes Loch bilden, haben sie sicherlich eine Masse.
@AcidJazz E=mc^2 funktioniert auch in die andere Richtung: m=E/c^2
@ user2338816 Ja, ich habe 5 Minuten später angefangen, mich selbst zu treten, das nächste Mal zähle ich bis zehn, bevor ich reinstürze, vielen Dank für die Antwort
@ user2338816 Das ist die Gleichung für die Ruhemasse; es funktioniert nicht für Photonen.
@dmckee Geist. Geblasen. Deshalb komme ich auf diese Seite…

Antworten (2)

Während Photonen im Prinzip ein Schwarzes Loch bilden können , wird das Schwarze Loch nicht masselos sein. Die Masse des Schwarzen Lochs wird durch Einsteins berühmte Gleichung mit der Energie der Photonen in Beziehung gesetzt E = M C 2 .

Das Schwarze Loch wird ein normales Schwarzes Loch sein, und klassischerweise hat es eine unendliche Lebensdauer. Wenn Sie die Hawking-Strahlung einbeziehen, hat das Schwarze Loch eine begrenzte Lebensdauer, aber diese Lebensdauer unterscheidet sich nicht von einem Schwarzen Loch, das aus der äquivalenten Menge massiver Teilchen besteht.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie unterscheiden wir normalerweise nicht zwischen Masse und Energie. Die Masse/Energie wird durch ein Objekt beschrieben, das als Spannungs-Energie-Tensor bezeichnet wird , und dies wird normalerweise als Energiedichte geschrieben. Um den Tensor zu schreiben, wandeln wir Masse in Energie um E = M C 2 .

Die Masse eines Schwarzen Lochs ist ein überraschend schwer fassbares Konzept. Zufälligerweise gab es hier kürzlich eine Frage zu genau diesem Thema . Die Schwarzschild-Metrik ist eigentlich eine Vakuumlösung, dh sie beschreibt eine Raumzeit, in der keine Materie oder Energie vorhanden ist. Man kann nicht irgendwo hinzeigen und sagen „Aha, hier ist die Masse!“. Was wir normalerweise für die Masse des Schwarzen Lochs halten, ist genauer gesagt die ADM-Masse , die eine Eigenschaft der Raumzeitgeometrie als Ganzes ist.

Ist die ADM-Masse nicht eher eine Eigenschaft eines asymptotischen Endes? Und ich denke, die Menschen haben ein intuitives Konzept von Masse, das über etwas hinausgeht, das nur für asymptotisch flache Raumzeiten funktioniert. Weil der schwarze Stamm nicht wirklich die äußere Geometrie hatte, als er sich bildete. Die Krümmung außen ist die Reliktkrümmung aus dem kollabierenden Material.
Man kann nicht auf irgendeinen Ort zeigen und sagen "Aha, hier ist die Masse!" -- So wie man das gleiche nicht für das ursprüngliche System gravitativ wechselwirkender Photonen tun konnte. Tatsächlich ist diese Art von Konzept von Eigenschaften, die nur für ein System definiert wurden, älter als GR -- Sie können weder die potentielle Energie eines Systems wechselwirkender Teilchen lokalisieren, noch können Sie genau bestimmen, wo sich die Entropie eines Gases befindet.
@ChrisWhite: natürlich alles wahr, obwohl ich immer noch denke, dass GR der Bedeutung von nicht intuitiv eine neue Dimension verleiht .

Für jemanden von außen sieht es aus wie ein normales, massives Schwarzes Loch.

Klassischerweise ist die Lebensdauer die Lebensdauer des Universums. Es könnte mit einem anderen Schwarzen Loch verschmelzen. Es könnte ewig dauern. Es könnte in einem großen Knirschen auf eine Singularität treffen, wenn sich das gesamte Universum zu einer Singularität zusammenzieht.

Wenn Sie sich Sorgen machen, dass es nicht durch Hawking-Strahlung zerfallen kann, weil ein einfallendes virtuelles Antielektron mit negativer Energie kein echtes Elektron im Inneren hat, mit dem es vernichten kann, dann machen Sie sich keine Sorgen. Es kann mit Photonen im Inneren und virtuellen Elektronen im Inneren interagieren, und es kann eine ganze Kette von Wechselwirkungen zwischen einem Positron, das aus einer Seite des Schwarzen Lochs kommt, und einem Elektron, das aus der anderen Seite herauskommt, mit einer ganzen raumartigen Kette (nicht zeitlichen Kette) von Wechselwirkungen mit den Photonen im Inneren. Es wird immer noch wie ein thermischer Ausguss von Partikeln aussehen.

Alle Probleme mit Firewalls oder Informationen sind die gleichen für ein normales massives Schwarzes Loch und eines mit Photonen im Inneren.

Ich verstehe nicht, ob es bei der Hawking-Strahlung einen Unterschied zwischen einem normalen massiven Schwarzen Loch und einem Photonen-Schwarzen Loch gibt. Gibt es eine untere (Energie-)Grenze für ein solches Schwarzes Loch und was wäre seine Lebensdauer?
@SébastienPalcoux Sie sagten, Sie hätten die Photonen in eine kleine Region gebracht. Sie sind also ein schwarzes Loch. Fragen Sie, ob es eine Grenze dafür gibt, wie klein a. Fehlendes Loch, das Sie durch Konzentrieren von Photonen machen können? Das ist eine separate Frage und Sie sollten sie als solche stellen. Ich sage, es spielt keine Rolle, was innerhalb der Lebensdauer war, es ist dasselbe, ob es sich um Photonen, Neutrinos, hohe Bosonen oder Elektronen und Quarks handelt. Haben Sie einfach mehr und es hält länger oder es hält ewig, wenn es klassisch ist.
Was ist die Lebensdauer eines masselosen Schwarzen Lochs von Photonen?
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