Was passiert, wenn verdampft Singularität eines schwarzen Lochs?

Nicht so einfach vorstellen, bedenkt man die Vielfalt der Formen, nimmt die Materie im Universum, dass im Laufe von Millionen Jahren gab es nur Neutrale Atome Wasserstoff und Helium Gas. Und ebenso schwer vorstellbar, dass eines Tages, durch квадриллионы Jahre, alle Sterne verblassen. Bleiben nur die überreste unserer noch lebendigen Universum und... schwarze Löcher. Aber Sie werden auch nicht ewig Leben. In diesem Zusammenhang entsteht eine interessante Frage. Was passiert, wenn ein Schwarzes Loch verliert genug Energie durch Hawking-Strahlung, so dass die Energiedichte nicht mehr unterstützen kann Ereignishorizont Singularität mit? Das heißt, wenn ein Schwarzes Loch nicht mehr ein Schwarzes Loch aufgrund der Hawking-Strahlung?

Um diese Frage zu beantworten, ist es wichtig zu verstehen, was ist eigentlich ein Schwarzes Loch.

Schwarze Löcher bilden sich in der Regel während der Zusammenbruch der Kern eines massiven Sterns, wenn der verbrauchte Kernbrennstoff wird nicht mehr schwerere Elemente synthetisieren. Als Verlangsamung und Beendigung der Synthese, im Kern fällt der Druck der Strahlung, die war das einzige, was hielt einen Stern vom gravitationskollaps. Während die äußeren Schichten Häufig die zunehmende Reaktion der Synthese, bläst die ehemalige Stern in eine Supernova, der Kern zuerst kollabiert in Neutronen-Stern, aber wenn die Masse zu groß, selbst Neutronen коллапсируют in noch dichteren Zustand des schwarzen Loches. Auch ein Schwarzes Loch kann entstehen, wenn der Neutronenstern Punkte genug Masse vom Stern-Begleiter und überqueren die Schwelle, die erforderlich ist, um die Umwandlung in ein Schwarzes Loch.

In Bezug auf Gravitation zu einem schwarzen Loch, man muss nur genug Masse in einem ziemlich kleinen Raum zur Verfügung, aus dem nicht einmal Licht entkommen konnte. Jede Masse, einschließlich des Planeten Erde, hat Runaway-Geschwindigkeit: die Geschwindigkeit, die Sie entwickeln, um komplett raus aus der Gravitation in einem bestimmten Abstand (Z. B. Abstand vom Mittelpunkt der Erde bis zu seiner Oberfläche) von der Mitte der Masse. Aber wenn genug Masse, um Geschwindigkeit Evasion wurde gleich der Geschwindigkeit des Lichts, in diesem Fall wird nichts in der Lage, diese Barriere zu überwinden, denn nichts kann die Lichtgeschwindigkeit überschreiten.

Dies ist der Abstand von der Mitte der Masse, wo die Runaway-Geschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit ist — nennen wir ihn R — bestimmt die Größe der Ereignishorizont des schwarzen Lochs. Aber die Tatsache, dass in einem solchen Fall gibt es die Materie, hat aber noch eine unauffällige Folge: diese Materie muss Singularität kollabieren. Sie können davon ausgehen, dass es muss ein Zustand der Materie, die stabil ist und sich in entsprechendem Umfang innerhalb der Ereignishorizont, aber es ist physisch unmöglich.

Um zu zeigen äußere Kraft, innere Teilchen senden Teilchen-Vektors Energie aus dem Zentrum der Masse bis zum Horizont der Ereignisse. Aber überträger dieser Kraft ist auch begrenzt Lichtgeschwindigkeit, unabhängig wo Sie sind innerhalb der Ereignishorizont, alle светоподобные Kurven enden in der Mitte. Für langsame und massive Teilchen noch schlimmer. Sobald Sie bauen ein Schwarzes Loch mit Ereignishorizont, die ganze Materie im inneren gerinnen in der Singularität.

Und da kann nichts das schwarze Loch verlassen, würde man denken, dass das schwarze Loch auf ewig so bleiben. Und wenn es nicht die Quantenphysik, dann hätte es so war. Aber in der Quantenphysik gibt es die Anzahl der nicht-null-Energie innewohnt Raum selbst: das Quanten-Vakuum. In einer verzerrten Raum Quanten-Vakuum nimmt eine ganz andere Eigenschaften als im flachen, und es gibt keine Bereiche, in denen die Krümmung größer als der Nähe der Singularität des schwarzen Loches. Richten Sie diese beiden Naturgesetze — die Quanten-Physik und relativistische Raum-Zeit in der Nähe eines schwarzen Lochs — und erhalten das Phänomen der Hawking-Strahlung.

Berechnung der Quantenfeldtheorie in einer verzerrten Raum geben eine erstaunliche Lösung: der Raum um den Ereignishorizont eines schwarzen Lochs, emittiert die Wärmestrahlung des schwarzen Körpers. Und je kleiner der Ereignishorizont, desto größer ist die Krümmung der Raum in der Nähe der Ereignishorizont, und mit desto höher ist die Geschwindigkeit der Hawking-Strahlung. Wenn unsere Sonne ein Schwarzes Loch, die Temperatur der Hawking-Strahlung Betrug 62 würde нанокельвина; wenn Sie nahm das schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie, in 4 000 000 mal mehr Masse der Sonne würde die Temperatur Betrug 15 фемтокельвинов, oder 0,000025% der Strahlung von der Temperatur des kleineren Objekts.

Das bedeutet, dass je kleiner das schwarze Loch, desto schneller zerfällt, und am längsten Leben die größten. Das schwarze Loch Sonnenmasse wird zu existieren etwa 10⁶⁷ Jahre vor Verdunstung, sondern das schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie Leben 10²⁰ mal länger. Interessant ist, dass bis zur letzten Sekunde der Existenz bei dem schwarzen Loch Ereignishorizont bleibt. Nach der Bildung der Singularität und Ereignishorizont bleibt — es bleibt die Singularität, solange die Masse nicht null wird.

Aber diese Letzte Sekunde des Lebens des schwarzen Lochs führt zu einer sehr spezifischen und starken Freisetzung von Energie. Wenn die Masse fällt bis 228 Tonnen, wäre dies ein Zeichen dafür, dass es bleibt genau eine Sekunde. Die Größe der Ereignishorizont in dieser Zeit belaufen sich auf 340 йоктометров, oder 3,4 x 10^-22: die Größe einer Wellenlänge eines Photons mit einer Energie größer als die Energie jedes Teilchen, das jemals produziert wurde der TANK. In dieser letzten Sekunde wird veröffentlicht 2,05 x 10²² Joule Energie, fünf Millionen Megatonnen TNT-äquivalent. Es ist, als ob eine Million thermonuklearen Bomben explodiert in einem winzigen StückRaum; dies ist der Letzte Schritt der Verdampfung des schwarzen Lochs.

Was bleibt? Nur die ausgehende Strahlung. Wenn vorher im Raum war eine Singularität, die Masse, sowie die, vielleicht, Ladung und Drehimpuls gab es in unendlich kleinen Volumen, mehr nicht. Der Raum wieder bis zu seinem несингулярного Zustand, als ob es nichts davor. Aber wenn dies geschieht, das Universum Zeit hat, um all seine Arbeit tun Trillionen mal. Bleibt nicht mehr als irgendwelche Sterne oder andere lichtquellen, wenn verdampft ist das erste schwarze Loch. Und es gibt keine «Schwelle», nach denen dies geschehen soll. Einfach ein Schwarzes Loch muss komplett verdampfen. Und soweit wir wissen, bleibt nur die Strahlung.

Mit Anderen Worten, wenn Sie beobachtet, wie verdampft der Letzte schwarze Loch in unserem Universum, Sie würden sehen, nur eine schwarze leere des Raumes, in welchem es gäbe kein Licht, keine Anzeichen von Aktivität bereits seit mehr als 10¹⁰⁰ Jahre oder mehr. Plötzliche starke Blitz Strahlung eines bestimmten Spektrums und der Größe wird das Letzte mal, dass unsere beobachtbaren Universums wird stellvertretend in der Verträglichkeit. Die Verdampfung der letzten schwarzen Loch wird das Letzte mal, als das Universum sagt: es werde Licht!