Падение в испаряющуюся черную дыру

Нет. Используемые координаты совершенно не зависят от задействованной физики.

Это диаграмма Пенроуза для испаряющейся черной дыры. Тот, кто попадает в черную дыру, пока она еще существует, пересекает$r = 2M$линия, горизонт, а затем попадает в сингулярность,$r = 0$линия. Черная дыра еще не испарится.

В то время как внешний наблюдатель никогда не увидит, как падающий объект пересекает горизонт событий, наблюдатель, едущий на падающем объекте, пересечет горизонт событий и достигнет сингулярности за конечное собственное время.

Забавный расчет: предположим, что ваш падающий объект излучает какой-то непрерывный электромагнитный сигнал с любой длиной волны и любой интенсивностью, какой вам нравится. Поскольку полная энергия, излучаемая до того, как объект пересечет горизонт, конечна, внешний наблюдатель должен видеть сигнал, сдвинутый в красную сторону до нуля в пределе долгого времени. Вы жалуетесь, что в пределе очень долгого времени черная дыра испаряется. Расчет заключается в том, сколько времени потребуется, чтобы излучение Хокинга от горизонта событий стало ярче, чем сигнал вашего раздувающегося объекта. Это всегда происходит за конечное время: ваш сигнал становится холоднее и тусклее по мере того, как он смещается в красную сторону, в то время как горизонт событий (в гораздо более длительном временном масштабе) становится горячее и ярче по мере того, как черная дыра испаряется.

(Спрос на вопрос, откуда исходит это излучение, может привести вас к мысли о гипотетическом брандмауэре черной дыры , хотя мотивирующая логика там, похоже, другая.)

Я считаю, что Урб прав. Диаграмма Пенроуза пользователя1379857 — это еще не все. Вместо того, чтобы рассматривать ситуацию с точки зрения удаленного наблюдателя, мы можем рассмотреть ее с точки зрения наблюдателя2, падающего в черную дыру. Но мы рассматриваем не только собственное время, но и события, которые наблюдатель2 может (по крайней мере, теоретически) обнаружить. События, о которых я говорю, являются тактовыми импульсами, передаваемыми из-за пределов диапазона захвата черной дыры. Наблюдатель 2 все еще видит их появление по мере того, как дыра испаряется, — и он видит все это до того, как проникает за «горизонт событий». Поэтому очевидно, что его собственное время еще не достигло точки проникновения за «горизонт событий», когда дыра испарится. Следствием этого является то, что горизонты событий Шварцшильда никогда не формируются.

Если черная дыра испаряется до того, как наблюдатель упадет за ее горизонт событий, то тавтологично, что наблюдатель никогда не пересечет горизонт событий.

Более того, если я правильно помню то, что прочитал в статье Хокинга, энергия, выделяемая в последние моменты такой испаряющейся черной дыры, огромна. Фактически, Хокинг пишет в своей статье « Создание частиц черными дырами» , опубликованной в 1975 году:

Когда температура достигает$10^{12} K$или когда масса дошла до$10^{14} g$, количество различных видов частиц может быть настолько велико, что черная дыра излучает всю свою оставшуюся массу покоя в масштабе сильного взаимодействия$10^{-23}$. Это вызовет взрыв$10^{35}$эрг

Эрг — старомодная единица измерения энергии, эквивалентная$10^{-7}J$, так что результирующий взрыв будет генерировать$10^{28}J$. Теперь энергия, выделяемая солнцем в секунду, составляет около$4 \times 10^{26}J$. Итак, мы смотрим на энергию, выделяемую примерно двадцатью солнцами в секунду.

Другими словами, наблюдатель не пересечет горизонт событий, так как его разнесет вдребезги.

У меня был тот же вопрос, когда я впервые столкнулся с теорией относительности, полагая, что должна быть «оболочка» материи, окружающая черную дыру, из всего, что когда-либо пыталось попасть в нее.

Мое, ограниченное, понимание (я действительно не в теории относительности) этого сейчас таково: объект пересечет горизонт событий в течение некоторого конечного координатного времени, фотоны, которые он испускает на горизонте событий, просто не будут наблюдаться в конечном координатном времени.

Это может быть совершенно неправильно. Пожалуйста, отнеситесь к этому с щепоткой соли.

• Чтобы попасть за горизонт черной дыры, требуется бесконечное количество координатного времени.
• Чтобы черная дыра испарилась из-за излучения Хокинга, требуется конечное количество координатного времени.

Эти утверждения бессмысленны, если вы не укажете, какую координату времени вы используете. Не существует пространственно-временного многообразия и причинно-временной координаты, определенных на многообразии, для которого они оба истинны.

Причина, по которой для пересечения горизонта событий в координатах Шварцшильда требуется бесконечное количество координатного времени, заключается в том, что координаты Шварцшильда вообще не покрывают горизонт событий. В системах координат, которые охватывают горизонт, таких как Эддингтон-Финкельштейн или Крускал-Секереш, для достижения его требуется конечное количество координатного времени.

Геометрия испаряющихся черных дыр не понятна, но если (как предполагается в оригинальной статье Хокинга) событие пересечения горизонта происходит в причинном прошлом события испарения, то пересечение будет предшествовать испарению в координатном времени, если координата время уважает причинность.