Насколько я понимаю, излучение Хокинга на самом деле не излучается черной дырой, а возникает, когда пара частица-античастица спонтанно появляется, и прежде чем они успевают аннигилировать друг друга, античастица втягивается в черную дыру, а частица убегает. Таким образом, кажется, что материя ускользнула из черной дыры, потому что она потеряла часть массы, и теперь это количество массы уносится прочь от нее.
Это правильно? Если это так, то не равновероятно ли, что частица оказывается в ловушке в черной дыре, а античастица уносится прочь, создавая впечатление, что черная дыра спонтанно растет и испускает антивещество?
Как получается, что этот процесс может стать неуравновешенным и привести к тому, что черная дыра в конечном итоге выйдет из своего горизонта событий и испарится в космический суп на протяжении эпох?
Чтобы добавить к ответу Рори-
Способность излучать частицы случайным, статистическим образом в глубоком смысле идентична объекту, обладающему свойством, известным нам как «температура». Итак, черные дыры имеют температуру. У него есть особая формула , обратно пропорциональная массе черной дыры. Если вы установите эту температуру равной текущей температуре космического микроволнового фона (CMB), которая составляет 2,725 K, то вы получите массу около 4,503 X 10^22 кг, или чуть больше половины массы Луны. Черные дыры над этой массой будут холоднее, чем падающее на них реликтовое излучение, поэтому они будут собирать из него массу-энергию. Черные дыры под ним будут терять энергию из-за излучения Хокинга быстрее, чем они получат ее от реликтового излучения, поэтому они направятся к катастрофическому, безудержному «всплеску». Обратите внимание, что реликтовое излучение также становится холоднее с течением времени, поэтому равновесная масса смещается вверх. Никто из тех, кого я знаю, не удосужился провести какие-либо подробные расчеты «гонки» между излучением Хокинга черной дыры и изменением температуры реликтового излучения.
Другая важная масса, связанная с излучением Хокинга, — это масса, при которой черная дыра настолько холодна, что излучала бы незначительное излучение, даже если бы существовала с самого начала Вселенной. Это примерно 2 х 10^11 кг, что примерно сопоставимо с общей массой всех людей.
Вторая масса меньше первой, поэтому, если бы в начале Вселенной был создан целый ряд черных дыр, в результате некоторые из них лопнули бы прямо сейчас! Астрономы внимательно следят за этими событиями.
У вас как бы есть ответ на ваш вопрос, но вы предполагаете, что масса положительна, а не рассматриваете ее как количество энергии.
Поскольку испускаемая частица имеет положительную энергию, частица, поглощаемая черной дырой, имеет отрицательную энергию по сравнению с внешней вселенной. Это приводит к тому, что черная дыра теряет энергию и, следовательно, массу.
Меньшие первичные черные дыры могут излучать больше энергии, чем поглощать, что приводит к потере чистой массы. Большие черные дыры, например, с массой в одну солнечную, поглощают больше космического излучения, чем излучают через излучение Хокинга.
Объяснение виртуальной частицы/античастицы распространено, но (насколько я понимаю) не очень точно; см., например , это объяснение Джона Баэза. Подводя итог в менее технических терминах, пространство-время вблизи горизонта событий черной дыры настолько сильно искривлено, что то, что близкий наблюдатель назвал бы «абсолютным нулем» (то есть нулевым излучением), для кого-то далеко выглядит как температура выше нуля. . Это означает, что черная дыра излучает энергию, и в результате сохранения массы/энергии дыра должна становиться меньше.
Проще говоря, частицы, которые появляются и исчезают, являются не парами материи/антиматерии, а скорее виртуальными частицами (парами частица/античастица), которые обе имеют чистую массу, поэтому вносят свой вклад в чистую массу Вселенной, когда одна из них поглощается черной дырой на горизонте событий, а другой ускользает.
Кажется нелогичным предполагать, что побег одной частицы и захват другой могут привести к чистому приросту массы/энергии нашей Вселенной, но вновь покинутая частица на самом деле является частицей, которую мы в противном случае не получили бы без этот эффект на горизонте событий.
Прежде всего, вы должны знать, что античастица и антиматерия — это два разных названия одного и того же. Когда материя и антиматерия появляются вблизи горизонта событий, существует теория, что иногда одна из них может быть поглощена черной дырой, а другая убегает на свободу. Поскольку обе частицы не уничтожаются, потому что они не столкнулись друг с другом, это нарушает закон термодинамики, поскольку он гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена. Обратите внимание, что все это сводится к перспективе. Стороннему наблюдателю, наблюдающему за этим с расстояния, может показаться, что черная дыра светится и излучает некоторую энергию, которая на самом деле принадлежит одной из вылетающих частиц. Теперь черная дыра теряет массу или энергию, поглощая одну из созданных частиц, чтобы не нарушить закон термодинамики.
Мне кажется логичным, что у черной дыры нет температуры, так как температура — это движение молекул, а в черной дыре нет движения, так как все сжато так плотно, что на самом деле она должна быть бесконечно плотной.
Также кажется логичным, что черная дыра с массой в 100 000 звезд никогда не позволит чему-либо вырваться из нее.
Если выскочит частица любого типа, ей придется двигаться со скоростью, превышающей скорость света, пока она не достигнет горизонта событий, который в черной дыре такого размера находится на расстоянии многих километров.
Эта теория никогда не была доказана, ее невозможно проверить, и элементарная логика подсказывает, что вся энергия обладает гравитацией, и с огромной гравитацией одной из этих черных дыр в центре галактик ничто не могло бы ускользнуть, а если бы и ускользнуло, его бы сразу засосало обратно.
Томаш Зато