Wie könnten wir die Haarfarbe eines Schwarzen Lochs bestimmen?

Früher dachte man, Schwarze Löcher würden durch ihre Masse, Ladung und ihren Drehimpuls charakterisiert. Dies wurde als No-Hair-Vermutung bekannt. Neuere Arbeiten zur Physik von Schwarzen Löchern (siehe hier ) legen nahe, dass andere global konservierte Größen wie Baryonenzahl, Seltsamkeit usw. ebenfalls ein Schwarzes Loch charakterisieren. Mit anderen Worten: Schwarze Löcher können Haare haben.

Meine Frage betrifft mögliche Mechanismen zur Erkennung der Haarfarbe eines Schwarzen Lochs. Nehmen wir zum Beispiel an, dass ein Schwarzes Loch durch den Gravitationskollaps eines Sterns entsteht, der eher aus Antimaterie als aus Materie besteht. Dieses Schwarze Loch sollte durch eine negative Baryonenzahl gekennzeichnet sein. Wie könnten wir zwischen einem solchen schwarzen Loch aus Antimaterie und einem aus dem Kollaps normaler Materie entstandenen unterscheiden?

Von noch größerem Interesse ist vielleicht die Möglichkeit eines primordialen Schwarzen Lochs (PBH), das sich gebildet hat, bevor Materie begann, Antimaterie in unserem Universum zu dominieren. Die LIGO-Erkennungen von Verschmelzungen von Schwarzen Löchern mit Massen im Bereich von mehreren zehn Sonnenmassen deuten darauf hin, dass diese PBH häufiger vorkommen als bisher angenommen, und es wird nun vermutet, dass sie die fehlende Dunkle Materie darstellen könnten. Ein solches PBH hätte vermutlich eine Baryonenzahl nahe Null (kahle Schwarze Löcher?). Wie würden wir diese von schwarzen Löchern mit Haaren unterscheiden?

Werden die haarigen Züge durch Fernfelder vermittelt? Kann zum Beispiel die Baryonenzahl von einem Testteilchen genauso nachgewiesen werden wie eine elektrische Ladung? Ich würde denken, dass rein intrinsische Eigenschaften nur im Strahlungsausbruch des verdampften Schwarzen Lochs messbar wären.
@Asher Das ist das Problem. Die Kraftträger für Baryonen haben keine große Reichweite wie das E&M-Feld oder die Schwerkraft.
Tatsächlich wird die No-Hair-Vermutung in GR immer noch für wahr gehalten, für Standardmaterieinhalte, also keine Baryonenzahl, Fremdheit usw. Können Sie einen Verweis auf Artikel angeben, die das Gegenteil besagen?
@Rexcirus Ich habe einen Link zu dem Papier eingefügt, das meine Frage angeregt hat.
Die Standard-No-Hair-Theoreme sind strenge mathematische Theoreme, die bewiesen wurden. Sie haben jedoch bestimmte Hypothesen, die erfüllt werden müssen, z. B. dass die Lösung Elektrovac sein muss, dh GR mit einem elektromagnetischen Feld. Das Dvali-Papier scheint über GR mit anderen klassischen Feldern zu sprechen. Das mag theoretisch interessant sein, ist aber für astrophysikalische Schwarze Löcher wahrscheinlich ohne Relevanz. Auch elektrische Ladung ist für astrophysikalische Schwarze Löcher im Grunde irrelevant.
@BenCrowell Das wäre eine nette Antwort.

Antworten (1)

Dieser Beitrag besagt, dass Hawkings letztes Forschungsprojekt einen Versuch beinhaltete, das „No Hair Theorem“ zu entkräften. In Anbetracht dessen dachte ich, es wäre interessant (und eine angemessene Hommage an Hawking), diese Frage, die ich vor 6 Monaten gestellt habe, noch einmal aufzugreifen. Die Frage wurde nicht beantwortet, aber ein Kommentar von @BenCrowell diente dazu, meine Neugier zu löschen. Ich wiederhole seinen Kommentar unten:

„Die Standard-No-Hair-Theoreme sind strenge mathematische Theoreme, die bewiesen wurden. Sie haben jedoch bestimmte Hypothesen, die erfüllt werden müssen, z. B. dass die Lösung Elektrovac sein muss, dh GR mit einem elektromagnetischen Feld. Das Dvali-Papier scheint es zu sein über GR mit anderen klassischen Feldern zu sprechen. Das mag von theoretischem Interesse sein, ist aber wahrscheinlich von null Relevanz für astrophysikalische Schwarze Löcher. Selbst elektrische Ladung ist für astrophysikalische Schwarze Löcher im Grunde irrelevant."

Jetzt, wo Hawking sich zu dem Thema geäußert hat, ist meine Neugier wieder geweckt. Seine Arbeit legt nahe, dass der Ereignishorizont Informationen über viel mehr Größen als Masse, Spin und Ladung speichern kann und dass dies notwendig ist, um die Quantenmechanik zu retten. Mein Interesse, diese Frage zu stellen, war ursprünglich mit der Möglichkeit verbunden, dass Schwarze Löcher die Baryonenzahlen der Objekte behalten könnten, aus denen sie bestehen, und der noch unbeantworteten Frage nach der Natur der gravitativen Wechselwirkung zwischen Materie und Antimaterie (siehe „Fallt Antimaterie Hoch?"). In dem zugegebenermaßen unwahrscheinlichen Fall, dass sich Materie und Antimaterie eher abstoßen als anziehen, und in dem ähnlich unwahrscheinlichen Fall, dass Schwarze Löcher sich daran erinnern, ob sie aus Materie oder Antimaterie entstanden sind, könnte das Universum ganz anders sein als allgemein angenommen (Materie dominiert). Ich habe bereits einige dieser Unterschiede in meiner Antwort auf diese Frage skizziert , wo vorgeschlagen wird, dass diese Möglichkeiten Erklärungen für die Baryonen-Asymmetrie und die Rätsel der dunklen Energie liefern könnten (obwohl eine erneute Betrachtung des Äquivalenzprinzips von GR erforderlich ist).

Betrachten Sie die Hawking-Strahlung, die von einem Schwarzen Loch mit positiver Baryonenzahl in der Situation emittiert würde, dass sich Materie und Antimaterie eher abstoßen als anziehen. Anstelle einer zufälligen Emission von Elektronen und Positronen (der Fall, der für Hawking-Strahlung mit haarlosen Schwarzen Löchern zu erwarten ist) würde die Emission von Positronen stark begünstigt, und zwar sehr hochenergetische Positronen (die Energie wird durch die Masse des Schwarzen Lochs bestimmt). Sollte sich das Schwarze Loch aus Antimaterie gebildet haben, würde die Hawking-Strahlung von der Emission hochenergetischer Elektronen dominiert werden. Die wahrscheinlich sehr hohen Energien dieser Elektronen und Positronen könnten den experimentellen Nachweis von Hawking-Strahlung erheblich verbessern. Wenn also Schwarze Löcher Haare haben und das ALPHA-g-Experiment am CERN Abstoßung zwischen Materie und Antimaterie zeigt,

Wie könnten wir die Haarfarbe eines Schwarzen Lochs bestimmen?
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