Могут ли черные дыры испариться в нейтронные звезды? [дубликат]

Когда черная дыра образуется, она остается черной дырой. Есть два возможных конечных состояния черной дыры, излучающей излучение Хокинга:

1. В какой-то момент он перестает излучать излучение Хокинга и становится постоянным объектом, называемым «остатком».$^1$, с очень маленькой массой, примерно равной планковской массе$m_{pl}$где $$m_{pl} =\sqrt{\frac{\hbar c}{G}}\approx 2.2\times 10^{-8}kg$$

или

2. Черная дыра полностью испаряется, оставляя частицы, совокупная масса которых еще меньше, т.е.$m \ll m_{pl}$

Это означает, что не будет дальнейшего состояния черной дыры, которое согласуется с нейтронной звездой, поскольку черная дыра с ее хокинговским испарением приводит к одному из двух указанных выше возможных конечных состояний.

$^1$Остаток черной дыры — это стабильное или метастабильное конечное состояние испарения Хокинга. То есть излучение Хокинга может прекратиться, когда масса черной дыры достигнет масштаба Планка.

Я добавлю некоторые подробности о том, что Джозеф Х имеет в виду, когда говорит: «Если черная дыра образовалась, она остается черной дырой».

Наше нынешнее понимание формирования черной дыры заключается в том, что после образования черной дыры световые конусы переворачиваются на 90° внутрь и указывают на сингулярность. На самом деле в этой метрике Шварцшильда

$$\begin{equation} ds^2=\left(1-\frac{r_s}{r}\right)dt^2-\left(1-\frac{r_s}{r}\right)^{-1}dr^2 -r^2 d\Omega^2 \end{equation}$$ вы можете легко увидеть, что для$r<r_s$, знаки радиальной части и временной части меняются местами, и это то, что мы обычно подразумеваем под «внутри черной дыры время становится пространством, а пространство становится временем». Это означает, что если к нейтронной звезде добавить какое-то вещество, звезда в какой-то момент сколлапсирует. По мере роста черной дыры материя внутри не может ничего делать, кроме как падать к сингулярности, потому что это единственно возможное движение внутри черной дыры, точно так же, как движение вперед во времени — единственно возможное движение во времени.

Как только материя нейтронной звезды полностью попала в замкнутость, невозможно изменить ситуацию, вернувшись к какому-то состоянию, в котором стабильная нейтронная звезда находится внутри горизонта событий (что является невозможным состоянием). Наконец, горизонт черной дыры испарится с течением времени, и у нас есть две сенарии, открытые Джозефом Х.

Потому что испарение просто сжимает черную дыру.

Короче говоря, хотя может существовать минимальный размер звезды, чтобы стать черной дырой, минимального размера самой черной дыры не существует; в результате испарение черной дыры из-за излучения Хокинга просто приведет к тому, что черная дыра станет неуклонно уменьшаться. Поскольку интенсивность излучения Хокинга увеличивается по мере уменьшения размера черной дыры, этот процесс будет ускоряться до тех пор, пока черная дыра не взорвется, превратившись в всплеск излучения Хокинга.

Аргумент энтропии:

Черная дыра имеет максимально возможную энтропию для данного объема (или, соответственно, массы — см. здесь https://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole_thermodynamics )

Это верно для черной дыры любого размера, включая интервал масс, в котором нейтронные звезды стабильны.

Чтобы превратиться в нейтронную звезду, черная дыра должна избавиться от некоторой энтропии, и у нее нет никаких вообразимых способов сделать это.