Alter eines Schwarzen Lochs

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Gibt es eine Möglichkeit, das Alter eines Schwarzen Lochs zu bestimmen? Nehmen wir in 100 Milliarden Jahren an, wenn zwei Schwarze Löcher genau die gleiche Masse haben (sagen wir 30 M.). Einer von ihnen bildete sich in 10 Milliarden Jahren und der andere in 20 Milliarden Jahren. Können wir bei t = t0 + 100 Milliarden Jahren im Rückblick auf die Vergangenheit vorhersagen, wie alt diese Schwarzen Löcher sind? Ist die Dissipationsrate der Hawking-Strahlung für sie unterschiedlich?

Knu8
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"Ist die Dissipationsrate der Hawking-Strahlung für sie unterschiedlich?" das scheint die spezifischste Frage zu sein.
Fattie

Antworten:

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Wenn man nur das Schwarze Loch betrachtet, gibt es keine Möglichkeit, sein Alter zu bestimmen. Der Zustand des Schwarzen Lochs wird vollständig durch einige grundlegende Variablen (Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung) bestimmt. Dies ist die Aussage des berühmten Diktums Ein Schwarzes Loch hat keine Haare. Insbesondere Hawking-Strahlung ist nur von diesen Variablen abhängig.

Möglicherweise können Sie das Alter eines Schwarzen Lochs auf indirekte Weise bestimmen (z. B. indem Sie seine Umgebung betrachten und feststellen, wie stark es von Materie gereinigt wird).

jk - Monica wieder einsetzen
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Deshalb habe ich in 100 Milliarden Jahren ausdrücklich nach der Zeit gefragt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Umgebung ziemlich sauber sein.
Knu8
das ist nicht unbedingt der Fall Knu8. Sie sind um viele Größenordnungen unterwegs! en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_the_far_future Es sieht so aus, als ob gewöhnliche Galaxien usw. in einer Billion Jahren noch existieren werden. Aber jkn hat die Frage vollständig beantwortet.
Fattie
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Nein, Sie können nichts über ihr Alter sagen und ja, ihre Hawking-Strahlung ist anders ... nicht, dass Sie den Unterschied erkennen könnten. Ausführlicher:

Wenn Ihre beiden Schwarzen Löcher mit identischer Masse begonnen hätten, aber zu unterschiedlichen Zeiten, hätte das jüngere Loch durch Hawking-Strahlung weniger Masse verloren als das andere. Bei einem Altersunterschied von nur 10 Milliarden Jahren wäre der Massenunterschied (mit der aktuellen Technologie) nicht messbar. .

Wenn irgendwann in ferner Zukunft zwei BHs unterschiedlicher Masse angetroffen werden, kann man im Allgemeinen nicht sagen, ob sie zur gleichen Zeit mit verschiedenen Massen oder zu verschiedenen Zeiten mit derselben Masse geboren wurden.

Die Intensität der Hawking-Strahlung hängt von der Temperatur des Schwarzen Lochs ab. Wenn ein BH verdunstet, erwärmt es sich effektiv und emittiert beim Erhitzen immer mehr Hawking-Strahlung, die zu einem endgültigen Ausbruch führt, bevor am Ende etwas passiert.

Es ist also auch wahr, dass das ältere Schwarze Loch, das mehr Masse verloren hat, eine etwas (aber nicht messbare) höhere Temperatur haben wird.

Bisher habe ich jedoch die Temperatur des kosmischen Mikrowellenhintergrunds vernachlässigt. Das sind derzeit etwa 2,7 Kelvin, und bis die Expansion des Universums es unter die eines Schwarzen Lochs gesenkt hat, absorbiert das Schwarze Loch tatsächlich mehr Energie aus dem CMB als es durch Hawking-Strahlung emittiert und hat tatsächlich (unermesslich) zugenommen Masse.

Aus diesem Grund wird es in der Größenordnung von 10 ^ 100 Jahren dauern, bis alle Schwarzen Löcher verdunstet sind, verglichen mit dem selbst Ihr nominales 100-Milliarden-Jahres-Intervall ein Tropfen im (kosmischen) Ozean ist.

Julian Moore
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"Es ist also auch wahr, dass das ältere Schwarze Loch, das mehr Masse verloren hat, eine etwas (aber nicht messbar) höhere Temperatur haben wird." - Nein. Die Temperatur (und damit die Hawking-Strahlung) eines Schwarzen Lochs hängt von seiner Masse und Periode ab. Zwei schwarze Löcher mit der gleichen Masse hätten unabhängig von ihrem Alter die gleiche Temperatur.
Peter Erwin
Du verstehst nicht richtig. Die Schwarzen Löcher im Gedankenexperiment beginnen mit identischen Massen zu unterschiedlichen Zeiten, daher hat das BH, das sich am längsten entwickelt hat (CMB usw. vernachlässigt), mehr Masse verloren als das andere - besonders wenn man die Zeit zwischen der Bildung des 1. und 2. berücksichtigt ;)
Julian Moore
Natürlich sind Sie in absoluten Zahlen bezüglich Temperatur und Masse korrekt, aber der Vergleich ist relativ
Julian Moore
@JulianMoore In meinem Gedankenexperiment begannen Schwarze Löcher zu unterschiedlichen Zeiten mit unterschiedlichen Massen. Zu einem beliebigen Zeitpunkt Tx in der Zeitachse des Universums haben sie jedoch identische Massen.
Knu8
@ Knu8 Ah, OK. Ein Schwarzschild BH ist vollständig durch seine Masse gekennzeichnet. Da es das einzige ist, was Sie wissen / wissen können, kann es nichts über Geschichte / Alter sagen. Für zwei BH mit gleichen Massen in der Zukunft könnte man klein angefangen und mehr Masse gewonnen haben oder sie könnten sich identisch entwickelt haben. Betreff: Hawking-Strahlung - das ist auch nur eine Funktion Masse / Horizont-Bereich (die beiden sind verwandt) und obwohl es bei 30Mol absolut vernachlässigbar ist, wäre es für beide gleich (Schwarschild BH: Eine Korrektur kann für geladene / rotierende BHs erwartet werden, aber Ich habe keine spezifische Antwort für diese Fälle)
Julian Moore