Idade de um buraco negro


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Existe uma maneira de determinar a idade de um buraco negro. Suponha que daqui a 100 bilhões de anos, se dois buracos negros tiverem exatamente a mesma massa (digamos 30 M☉). Um deles formou 10 bilhões de anos a partir de agora e outro formou 20 bilhões de anos a partir de agora. Em t = t0 + 100 bilhões de anos, olhando para o passado, podemos prever a idade desses buracos negros? A taxa de dissipação das radiações Hawking é diferente para elas?


"A taxa de dissipação das radiações Hawking é diferente para elas?" essa parece ser a pergunta mais específica.
Fattie

Respostas:


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Olhando apenas o buraco negro, não há possibilidade de determinar sua idade. O estado do buraco negro é totalmente determinado por algumas variáveis ​​fundamentais (massa, momento angular e carga elétrica). Esta é a afirmação do famoso ditado Um buraco negro não tem cabelo. A radiação Hawking em especial depende apenas dessas variáveis.

Você pode determinar a idade de um buraco negro por meios indiretos (por exemplo, olhando para os arredores e ver o quanto ele é limpo da matéria).


Foi por isso que perguntei especificamente daqui a 100 bilhões de anos. A essa altura, o ambiente estará praticamente limpo.
Knu8

esse não é necessariamente o caso Knu8. você está fora por muitas ordens de magnitude! pt.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_the_far_future Parece que galáxias comuns etc. ainda existem, digamos daqui a um trilhão de anos. Mas jkn respondeu totalmente à pergunta.
Fattie

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Não, você não pode dizer nada sobre a idade deles e sim, a radiação Hawking é diferente ... não que você possa detectar a diferença. Em mais detalhes:

Se seus dois buracos negros começassem com massa idêntica, mas em momentos diferentes, o buraco mais jovem teria perdido menos massa do que o outro através da radiação Hawking, com uma diferença de idade de apenas 10 bilhões de anos, a diferença de massa seria incomensurável (com a tecnologia atual) .

Se, em algum momento no futuro distante, forem encontradas duas BHs de massas diferentes, em geral não se pode dizer se elas nasceram ao mesmo tempo com massas diferentes ou em momentos diferentes com a mesma massa.

A intensidade da radiação Hawking depende da temperatura do buraco negro e, quando um BH evapora, ele se aquece efetivamente e, à medida que se aquece, emite mais e mais radiação Hawking, levando a uma explosão final antes que aconteça no final.

Portanto, também é verdade que o buraco negro mais antigo, tendo perdido mais massa, estará a uma temperatura um pouco (mas incomensurável) de temperatura mais alta.

No entanto, até agora, negligenciei a temperatura do fundo cósmico de microondas. Atualmente, isso é cerca de 2,7 Kelvin e até que a expansão do universo a abaixe para abaixo da de um buraco negro, o buraco negro absorverá realmente mais energia do CMB do que emite através da radiação Hawking e aumentará (imensuravelmente) em massa.

É por isso que levará da ordem de 10 ^ 100 anos para que todos os buracos negros evaporem, em comparação aos quais até o seu intervalo nominal de 100 bilhões de anos é uma queda no oceano (cósmico).


"Portanto, também é verdade que o buraco negro mais antigo, tendo perdido mais massa, estará a uma temperatura um pouco (mas incomensuravelmente) mais alta". - Não. A temperatura (e, portanto, a radiação Hawking) de um buraco negro depende de sua massa, período. Dois buracos negros da mesma massa teriam a mesma temperatura, independentemente da idade.
Peter Erwin

Você não entende. Os buracos negros do experimento mental começam com massas idênticas em momentos diferentes; portanto, a BH que evoluiu por mais tempo (CMB etc negligenciada) perdeu mais massa que a outra - especialmente se você considerar o tempo entre a formação do 1º e 2º ;)
Julian Moore

Claro que você está correto em termos absolutos re temperatura vs massa, mas a comparação a ser feita é relativa
Julian Moore

@JulianMoore No meu experimento mental, os buracos negros começaram em momentos diferentes, com massas diferentes. No entanto, em algum momento arbitrário Tx na linha do tempo do universo, eles têm massas idênticas.
Knu8

@ Knu8 Ah, tudo bem. Um Schwarzschild BH é inteiramente caracterizado por sua massa; portanto, como é a única coisa que você sabe / pode saber, não pode dizer nada sobre história / idade. Para dois BH com massas iguais no futuro, um pode ter começado pequeno e ganho mais massa ou eles podem ter evoluído de forma idêntica. Re: Hawking radiação - que também é puramente uma área de massa / horizonte de função (os dois estão relacionados) e, embora a 30Msol seja absolutamente negigível seria o mesmo para ambos (Schwarschild BH: uma correção pode ser esperada para BH carregados / rotativos, mas Não tenho uma resposta específica para esses casos)
Julian Moore
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