Wie genau verdampft ein schwarzes Loch?

Als ich über Hawkings Strahlung las, verstand ich, dass Schwarze Löcher im Laufe der Zeit Energie verlieren - was in gewisser Weise logisch ist (sonst wären sie für immer da und der Hitzetod würde technisch nie eintreten).

Aber - wie genau "verdunstet" es? Was passiert, wenn es innerhalb seines Schwartzschild-Radius nicht mehr genug Masse enthält ? Explodiert es irgendwie? Verwandelt sich in "normale Materie"? Verschwindet einfach mit der Zeit? Oder?

Der Radius schrumpft mit schrumpfender Masse.
Oh, danke, das ist das "kleine" Detail, das ich übersehen habe. Wenn Sie es als Antwort posten möchten, nehme ich das gerne an
Es steckt mehr dahinter. Am Ende steigt der Strahlungsfluss so stark an, dass es zu einer „Explosion“ kommt, weshalb eine von Hawkings Arbeiten den Titel „Black hole explosions?“ trägt. Und niemand versteht, ob eine Art Überbleibsel im Planck-Maßstab zurückbleibt.
Ich habe eine Antwort gepostet.

Antworten (2)

Ein Schwarzes Loch verdampft, indem es Energie in Form von Photonen, Gravitonen, Neutrinos und anderen Elementarteilchen in einem Prozess abstrahlt, der die Quantenfeldtheorie in gekrümmter Raumzeit beinhaltet. Dadurch verliert es an Masse, und so schrumpft sein Radius. Es bleibt ein schwarzes Loch, wenn es schrumpft. Die zunehmende Raumzeitkrümmung am Horizont lässt ihn immer stärker strahlen; seine Temperatur wird heißer und heißer. Je mehr Masse es verliert, desto schneller verliert es, was es übrig hat!

Ich stimme Michael Walsby zu, dass kleine Schwarze Löcher spekulativ sind und nicht entdeckt wurden. Ich bin mir nicht so sicher, dass sie es nie sein werden, und es ist wichtig zu verstehen, wie sie sich verhalten.

Wie der Wikipedia-Artikel erklärt, für ein nicht rotierendes schwarzes Masseloch M , ist der Radius des Ereignishorizonts

R = 2 G M C 2

und die Hawking-Temperatur ist

T = ℏ C 3 8 π k B G M .

Wenn Sie die Annäherung machen, dass das Schwarze Loch ein perfekter Schwarzer Körper ist, dann ist dies die abgestrahlte Leistung

P = ℏ C 6 15360 π G 2 M 2

und die Lebensdauer des Lochs ist

T = 5120 π G 2 M 3 ℏ C 4 .

Beachten Sie die einfache Leistungsabhängigkeit all dieser Größen M . Alles andere sind nur Konstanten. Es ist einfach, Zahlenwerte zu ersetzen und die folgende Tabelle für Schwarze Löcher zu berechnen, deren Massen von der eines Asteroiden bis zu der einer Bowlingkugel reichen:

M  (kg) R  (M) T  (K) P  (W) T  (S) 10 20 1.49 × 10 − 7 1.23 × 10 3 3.56 × 10 − 8 8.41 × 10 43 10 19 1.49 × 10 − 8 1.23 × 10 4 3.56 × 10 − 6 8.41 × 10 40 10 18 1.49 × 10 − 9 1.23 × 10 5 3.56 × 10 − 4 8.41 × 10 37 10 17 1.49 × 10 − 10 1.23 × 10 6 3.56 × 10 − 2 8.41 × 10 34 10 16 1.49 × 10 − 11 1.23 × 10 7 3.56 × 10 0 8.41 × 10 31 10 15 1.49 × 10 − 12 1.23 × 10 8 3.56 × 10 2 8.41 × 10 28 10 14 1.49 × 10 − 13 1.23 × 10 9 3.56 × 10 4 8.41 × 10 25 10 13 1.49 × 10 − 14 1.23 × 10 10 3.56 × 10 6 8.41 × 10 22 10 12 1.49 × 10 − 15 1.23 × 10 11 3.56 × 10 8 8.41 × 10 19 10 11 1.49 × 10 − 16 1.23 × 10 12 3.56 × 10 10 8.41 × 10 16 10 10 1.49 × 10 − 17 1.23 × 10 13 3.56 × 10 12 8.41 × 10 13 10 9 1.49 × 10 − 18 1.23 × 10 14 3.56 × 10 14 8.41 × 10 10 10 8 1.49 × 10 − 19 1.23 × 10 15 3.56 × 10 16 8.41 × 10 7 10 7 1.49 × 10 − 20 1.23 × 10 16 3.56 × 10 18 8.41 × 10 4 10 6 1.49 × 10 − 21 1.23 × 10 17 3.56 × 10 20 8.41 × 10 1 10 5 1.49 × 10 − 22 1.23 × 10 18 3.56 × 10 22 8.41 × 10 − 2 10 4 1.49 × 10 − 23 1.23 × 10 19 3.56 × 10 24 8.41 × 10 − 5 10 3 1.49 × 10 − 24 1.23 × 10 20 3.56 × 10 26 8.41 × 10 − 8 10 2 1.49 × 10 − 25 1.23 × 10 21 3.56 × 10 28 8.41 × 10 − 11 10 1 1.49 × 10 − 26 1.23 × 10 22 3.56 × 10 30 8.41 × 10 − 14 10 0 1.49 × 10 − 27 1.23 × 10 23 3.56 × 10 32 8.41 × 10 − 17

Wie Sie sehen können, wird das Loch beim Schrumpfen enorm heiß und strahlt enorme Energiemengen aus. Aus diesem Grund betitelte Hawking eines seiner Papiere "Explosionen von Schwarzen Löchern?"

Soweit ich weiß, ist niemand sicher, ob ein Loch vollständig verdunstet oder einen Planckschen Überrest hinterlässt.

Wir wissen nicht, was die Ruhemassen der Neutrinos sind, aber sobald sich die Temperatur diesen Werten nähert, würden die Neutrinos die meiste Energie ausstrahlen. Wenn sich die Temperatur des Schwarzen Lochs der Ruhemasse von Elektronen, Myonen, Pionen usw. nähert, wird dieser Kanal ebenfalls relevant und trägt zur Gesamtleistung bei. Möglicherweise sind also alle Zeilen Ihrer Tabelle falsch.
Ich stimme zu. Ich habe die einfachen Formeln aus dem Wikipedia-Artikel „Hawking-Strahlung“ verwendet, der sie als grobe analytische Schätzung bezeichnet. Sie vermitteln die allgemeine Vorstellung, dass das Loch immer schneller schrumpft und immer mehr Kraft ausstrahlt. Genaue Berechnungen erfordern detaillierte Berechnungen, wie sie erstmals 1976 von Don Page durchgeführt wurden, unter Berücksichtigung der Transmissionskoeffizienten für Felder verschiedener Spins und Massen.
Wie wird die Hawking-Berechnung von Leistung, Verdampfungszeit und Temperatur durch das Erreichen der entsprechenden Partikelmassen beeinflusst?Referenzen?

Noch nie ist ein Schwarzes Loch verdampft; die Energie, die sie aus ihrer Umgebung absorbieren, übersteigt bei weitem das, was sie durch Hawking-Strahlung verlieren. Es kann durchaus sein, dass das Universum zusammenbricht und in einem Big Crunch recycelt wird, bevor das erste Schwarze Loch Zeit zum Verdampfen hatte. Denjenigen, die sagen, dass das Universum zu schnell expandiert, um zu kollabieren, sage ich, dass es unter Kosmologen keine einstimmige Einigkeit darüber gibt. Derzeit ist ein Big Crunch nicht auszuschließen.

Hängt diese Aussage nicht von der Größe des Schwarzen Lochs ab?
Ja, aber Geschichten über schwarze Löcher in der Größe einer Murmel, die ungefähr die gleiche Masse wie die Erde haben, sind reine Spekulation. Niemand hat jemals ein solches Schwarzes Loch entdeckt und wird es mit ziemlicher Sicherheit auch nie tun. In dem höchst unwahrscheinlichen Fall, dass sie existieren, werden sie immer noch Materie aus ihrer Umgebung aufwischen und eher größer als kleiner werden
Sie führen faire Punkte ein, aber "Noch kein Schwarzes Loch ist verdampft" ist eine kühne Aussage, es sei denn, Sie beziehen sich nur auf makroskopische Schwarze Löcher. Ursprüngliche mikroskopisch kleine Schwarze Löcher könnten bereits verdampft sein.
Ja, das könnte sein, aber ich habe noch nie Beweise dafür gesehen, dass mikroskopisch kleine Schwarze Löcher jemals existiert haben; es ist alles reine Spekulation.
Ich vermute, einige der Quellen von Gammastrahlen, kosmischer Strahlung oder sogar FRB könnten Hawking-Strahlungsemissionen sein ... Es gibt jedoch keinen Beweis ...
@MichaelWalsby Das bedeutet, dass Sie Ihre Antwort vielleicht bearbeiten möchten, um etwas in der Art von "Kein Schwarzes Loch, von dem wir wissen, dass es jemals verdunstet ist" zu sagen. Natürlich kennen wir (bisher) nur große.
Wie genau verdampft ein schwarzes Loch?
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