¿Cómo se evapora exactamente el agujero negro?

Al leer sobre la radiación de Hawking , entendí que los agujeros negros pierden energía con el tiempo, lo cual es lógico de alguna manera (de lo contrario, estarían allí para siempre y técnicamente nunca ocurriría la muerte por calor)

Pero, ¿cómo se "evapora" exactamente? ¿Qué sucede cuando ya no contiene suficiente masa dentro de su radio de Schwartzshild ? ¿Explota de alguna manera? ¿Se transforma en "materia regular"? ¿Simplemente desaparece con el tiempo? ¿O?

El radio se encoge a medida que la masa se encoge.
Oh, gracias, ese es ese "pequeño" detalle que me perdí. Si desea publicarlo como respuesta, lo aceptaría con gusto.
Hay más que eso. Al final, el flujo de radiación aumenta tanto que hay una "explosión", razón por la cual uno de los artículos de Hawking se tituló "¿Explosiones de agujeros negros?" Y nadie entiende si queda algún tipo de remanente a escala de Planck.
He publicado una respuesta.

Respuestas (2)

Un agujero negro se evapora al irradiar energía en forma de fotones, gravitones, neutrinos y otras partículas elementales en un proceso que involucra la teoría cuántica de campos en el espacio-tiempo curvo. Esto hace que pierda masa, por lo que su radio se reduce. Sigue siendo un agujero negro a medida que se encoge. El aumento de la curvatura del espacio-tiempo en el horizonte hace que irradie cada vez con más fuerza; su temperatura se vuelve más y más caliente. ¡Cuanta más masa pierde, más rápido pierde lo que le queda!

Estoy de acuerdo con Michael Walsby en que los pequeños agujeros negros son especulativos y no se han detectado. No estoy tan seguro de que nunca lo serán, y es importante entender cómo se comportan.

Como explica el artículo de Wikipedia, para un agujero negro de masa que no gira METRO , el radio del horizonte de sucesos es

R = 2 GRAMO METRO C 2

y la temperatura de Hawking es

T = ℏ C 3 8 π k B GRAMO METRO .

Si hace la aproximación de que el agujero negro es un cuerpo negro perfecto, entonces la potencia radiada es

PAG = ℏ C 6 15360 π GRAMO 2 METRO 2

y la vida útil del agujero es

t = 5120 π GRAMO 2 METRO 3 ℏ C 4 .

Observe la simple dependencia de potencia de todas estas cantidades en METRO . Todo lo demás son solo constantes. Es fácil sustituir valores numéricos y calcular la siguiente tabla para agujeros negros cuyas masas van desde la de un asteroide hasta la de una bola de boliche:

METRO  (kg) R  (metro) T  (K) PAG  (W) t  (s) 10 20 1.49 × 10 − 7 1.23 × 10 3 3.56 × 10 − 8 8.41 × 10 43 10 19 1.49 × 10 − 8 1.23 × 10 4 3.56 × 10 − 6 8.41 × 10 40 10 18 1.49 × 10 − 9 1.23 × 10 5 3.56 × 10 − 4 8.41 × 10 37 10 17 1.49 × 10 − 10 1.23 × 10 6 3.56 × 10 − 2 8.41 × 10 34 10 dieciséis 1.49 × 10 − 11 1.23 × 10 7 3.56 × 10 0 8.41 × 10 31 10 15 1.49 × 10 − 12 1.23 × 10 8 3.56 × 10 2 8.41 × 10 28 10 14 1.49 × 10 − 13 1.23 × 10 9 3.56 × 10 4 8.41 × 10 25 10 13 1.49 × 10 − 14 1.23 × 10 10 3.56 × 10 6 8.41 × 10 22 10 12 1.49 × 10 − 15 1.23 × 10 11 3.56 × 10 8 8.41 × 10 19 10 11 1.49 × 10 − dieciséis 1.23 × 10 12 3.56 × 10 10 8.41 × 10 dieciséis 10 10 1.49 × 10 − 17 1.23 × 10 13 3.56 × 10 12 8.41 × 10 13 10 9 1.49 × 10 − 18 1.23 × 10 14 3.56 × 10 14 8.41 × 10 10 10 8 1.49 × 10 − 19 1.23 × 10 15 3.56 × 10 dieciséis 8.41 × 10 7 10 7 1.49 × 10 − 20 1.23 × 10 dieciséis 3.56 × 10 18 8.41 × 10 4 10 6 1.49 × 10 − 21 1.23 × 10 17 3.56 × 10 20 8.41 × 10 1 10 5 1.49 × 10 − 22 1.23 × 10 18 3.56 × 10 22 8.41 × 10 − 2 10 4 1.49 × 10 − 23 1.23 × 10 19 3.56 × 10 24 8.41 × 10 − 5 10 3 1.49 × 10 − 24 1.23 × 10 20 3.56 × 10 26 8.41 × 10 − 8 10 2 1.49 × 10 − 25 1.23 × 10 21 3.56 × 10 28 8.41 × 10 − 11 10 1 1.49 × 10 − 26 1.23 × 10 22 3.56 × 10 30 8.41 × 10 − 14 10 0 1.49 × 10 − 27 1.23 × 10 23 3.56 × 10 32 8.41 × 10 − 17

Como puede ver, a medida que el agujero se encoge, se vuelve tremendamente caliente e irradia enormes cantidades de energía. Esta es la razón por la que Hawking tituló uno de sus artículos "¿Explosiones de agujeros negros?"

Hasta donde yo sé, nadie está seguro de si un agujero se evapora por completo o deja un remanente a escala de Planck.

No sabemos cuáles son las masas restantes de neutrinos, pero una vez que la temperatura se acerque a estos valores, los neutrinos estarían radiando la mayor parte de la energía. Cuando la temperatura del agujero negro se acerca a la masa en reposo de electrones, muones, piones, etc., este canal también se vuelve relevante y se suma a la potencia general. Entonces, posiblemente, todas las filas de su tabla sean incorrectas.
Estoy de acuerdo. Utilicé las fórmulas simples del artículo "Radiación de Hawking" de Wikipedia, que las llama una estimación analítica cruda. Dan la idea general de que el agujero se encoge cada vez más rápido e irradia cada vez más energía. Los cálculos precisos requieren cálculos detallados como los realizados inicialmente por Don Page en 1976, teniendo en cuenta los coeficientes de transmisión para campos de varios espines y masas.
¿Cómo se ve afectado el cálculo de Hawking de potencia, tiempo de evaporación y temperatura por el alcance de las masas de partículas correspondientes?Referencias?

Ningún agujero negro se ha evaporado nunca; la energía que absorben de su entorno supera con creces la que pierden por la radiación de Hawking. Es muy posible que el universo colapse y se recicle en un Big Crunch antes de que el primer agujero negro haya tenido tiempo de evaporarse. A aquellos que dicen que el universo se está expandiendo demasiado rápido para colapsar, les digo que no hay acuerdo unánime entre los cosmólogos al respecto. En la actualidad, no se puede descartar un Big Crunch.

¿Esta afirmación no depende del tamaño del agujero negro?
Sí, pero las historias de agujeros negros del tamaño de una canica que contienen aproximadamente la misma cantidad de masa que la Tierra son pura especulación. Nadie ha detectado nunca un agujero negro de este tipo y es casi seguro que nunca lo hará. En el caso altamente improbable de que existan, seguirán absorbiendo materia de su entorno y se volverán más grandes en lugar de más pequeños.
Usted presenta puntos justos, pero "Ningún agujero negro se ha evaporado nunca" es una declaración audaz, a menos que se refiera solo a agujeros negros macroscópicos. Es posible que los agujeros negros microscópicos primordiales ya se hayan evaporado.
Sí, eso podría ser, pero nunca he visto ninguna evidencia de que los agujeros negros microscópicos hayan existido alguna vez; todo es mera especulación.
Sospecho que algunas de las fuentes de rayos gamma, rayos cósmicos o incluso FRB podrían ser emisiones de radiación de Hawking... Aunque no hay pruebas...
@MichaelWalsby Eso significa que es posible que desee editar su respuesta para decir algo como "Ningún agujero negro que conozcamos se haya evaporado". Por supuesto, solo conocemos los grandes (hasta ahora).
¿Cómo se evapora exactamente el agujero negro?
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