¿Cuáles son los diferentes escenarios de muerte para un agujero negro? Sé que pueden evaporarse a través de la radiación de Hawking, pero ¿hay alguna otra forma? ¿Qué pasaría si siguieras arrojando más y más masa y energía al agujero negro?
La radiación de Hawking es un proceso muy lento en el que el agujero negro pierde energía y se encoge. Si contrarresta esto suministrando un poco de materia o energía que cae en el agujero negro, puede superarlo fácilmente y mantener el agujero negro.
Aparte de la radiación de Hawking, no creo que exista ningún proceso conocido para que los agujeros negros se reduzcan. El teorema del área en la relatividad general clásica establece que el área del horizonte del agujero negro siempre aumenta en cualquier proceso físico. Entonces, al menos clásicamente, no hay forma de que los agujeros negros mueran, o incluso se encojan un poco. La radiación de Hawking la evade porque es un proceso cuántico (que también es la razón por la que es un proceso lento).
En cuanto a la etapa final de la evaporación, creo que la respuesta honesta es que nadie lo sabe. Las posibilidades lógicas son que el agujero negro se reduzca a la nada y desaparezca, o que deje un "remanente" de larga duración. Cualquiera de estas posibilidades tiene sus puntos fuertes y débiles, pero en última instancia, necesitaría saber más sobre una teoría cuántica de la gravedad para estar seguro.
Si metes mucha masa y energía en un agujero negro, lo más probable es que obtengas un agujero negro más grande. No sufrirá indigestión y no explotará por estar lleno. Puede obtener acumulación y chorros si su pala es adecuadamente genérica.
Cualquier lista de posibles escenarios de "muerte final" dependerá de su umbral para eventos improbables y, posiblemente, de la teoría de la gravedad cuántica que elija aceptar. La radiación de Hawking parece ser un proceso bastante aleatorio, y existe una probabilidad muy pequeña pero no trivial de que un agujero negro se destruya a sí mismo con una erupción espontánea de grandes trozos de materia y energía. El escenario mucho más probable parece ser que la temperatura (y por lo tanto el flujo de la radiación) aumenta de manera constante a medida que disminuye la masa del agujero negro, hasta que haya un agujero negro caliente muy pequeño cuyo comportamiento no se puede describir bien con semi -métodos clásicos.
(Este párrafo es muy especulativo y puede que no refleje la opinión de expertos). Me parece posible que un cuerpo que se derrumba pueda formar un horizonte aparente (con respecto a los observadores distantes), y no colapsar para formar una singularidad. La muerte final puede ser simplemente que emita radiación de Hawking hasta que el radio cruce algún umbral y el horizonte desaparezca para revelar un objeto macroscópico denso hecho de materia.
Un agujero negro con un horizonte de sucesos térmicamente igual al de su entorno no estará en equilibrio. Un agujero negro con la masa de aproximadamente la luna y en el espacio libre tendría la misma temperatura que el CMB. Si absorbe una unidad de energía su horizonte aumenta de tamaño y se enfría. Esto significa que crecerá preferentemente. Si emite un cuanto de radiación de Hawking, se hará más pequeño y preferentemente irradiará más radiación. Entonces no hay equilibrio. Esto se debe a que la capacidad calorífica efectiva de un horizonte de sucesos es negativa.
No hay forma físicamente posible de mantener un agujero negro en un estado eterno, excepto por un caso. Este es un agujero negro en un espacio-tiempo anti de Sitter. En este caso, las geodésicas de los AdS se "repelen", o de manera equivalente, se ve que cualquier reloj observado cerca del límite marca el tiempo a un ritmo más rápido. Entonces el BH no chocará contra el límite. También la radiación de Hawking emitida por el BH alcanzará el equilibrio con el AdS. Esta es una de las razones por las que los investigadores están tan interesados en los espacios-tiempos de AdS.
Alrededor dentro de unos años habrá dentro de regiones limitadas por horizontes cosmológicos grandes BH galácticos. La temperatura del horizonte por radiación de Hawking-Gibbon será menor que la temperatura del horizonte. Como resultado, estos BH se irradiarán cuánticamente de modo que alrededor años en el futuro se evaporan en un destello final de radiación.
Bueno, podrías fusionarlo con otro agujero negro, así que esa es una forma de reducir el número total de agujeros negros en el universo, pero no estoy seguro de que lo llames "muerte".
También puede ser posible acelerar su evaporación al distorsionar su superficie a través de las interacciones de las mareas con un objeto cercano, como un sobrevuelo de un agujero negro no unido, pero toda la energía de ondas gravitacionales radiadas podría provenir de la energía de las mareas y no de la energía de las mareas. masa inicial de BH.
Choptuik y Christodoulou demostraron que se podía crear una singularidad desnuda mediante el colapso de un campo escalar muy especial, pero no sé cuál sería su destino.
Como mencionaste, podría evaporarse por la radiación de Hawking. No sabemos con certeza cómo termina esto, pero lo más probable es que termine en una lluvia de partículas elementales.
La segunda posibilidad es que siga creciendo porque la materia o la radiación siguen cayendo. Incluso podría alcanzar un equilibrio térmico con su propia radiación si se mantiene dentro de una caja resistente al calor. En escalas de tiempo muy largas, este escenario podría no ser viable porque la materia puede descomponerse y dispersarse por la expansión del universo, de modo que el agujero negro tenga que evaporarse.
Una tercera posibilidad es que termine su vida al caer en otro agujero negro. El destino de ese agujero negro tiene entonces las mismas posibilidades.
Puede haber otras formas en que un agujero negro podría terminar que realmente no conocemos porque no tenemos todas las teorías. Por ejemplo, podría ser posible que un agujero negro sea borrado por una descomposición del vacío. También podría ser posible que caiga en un agujero de gusano y pase a otro universo. Quizás en el otro universo, la flecha apunta hacia el otro lado y muta en un agujero blanco. No estoy diciendo que estas cosas puedan suceder, simplemente no sabemos lo suficiente de física para decir si pueden o no.
Y no olvides que puede convertirse en una suposición cuántica de diferentes estados que sufren diferentes destinos.
usuario566