¿Por qué los fotones agregan masa a un agujero negro?

¿Por qué los fotones agregan masa a un agujero negro?

Cuando los fotones son llevados irreversiblemente a un agujero negro, ¿aumenta la masa del BH?

Respuestas (2)

Esto es realmente solo una expansión de la respuesta de Graham.

Es un error común que la gravedad, y por lo tanto un agujero negro, sea causado por la materia. De hecho, la curvatura del espacio-tiempo está relacionada con una cantidad llamada tensor de tensión-energía . Esto generalmente se representa mediante una matriz con diez valores independientes (es una matriz de 4x4 pero es simétrica, por lo que seis de los elementos están duplicados).

Sólo uno de los elementos de la matriz, T 00 , depende directamente de la masa, y en realidad ese elemento da la densidad de energía, donde la masa se cuenta como energía usando la ecuación de Einstein mi = metro C 2 .

Entonces, los fotones afectan la curvatura del espacio-tiempo porque contribuyen a la densidad de energía aunque no tengan masa. En realidad, los fotones también contribuyen a otros elementos de la matriz porque tienen un momento distinto de cero y esto también afecta la curvatura del espacio-tiempo.

Re tu pregunta:

Cuando los fotones son llevados irreversiblemente a un agujero negro, ¿aumenta la masa del BH?

Sí, la masa del agujero negro aumentará por la energía del fotón dividida por C 2 .

Con respecto a su comentario a la pregunta de Graham, sí, siempre que agregue más energía de la que irradia el agujero negro, mantendrá o aumentará el agujero negro. Puede agregar la energía usando muchos fotones de baja energía o unos pocos fotones de alta energía. Lo que importa es la energía total añadida.

La primera parte de su respuesta es una joya, pero me sorprendió bastante la afirmación de que podría medir un Δ METRO del campo gravitatorio creado y de la inercia. ¿No era esta equivalencia todo el punto de GR? Estoy sentado aquí pensando "de ninguna manera eso es lo que quiso decir". Mi entendimiento estaría completamente equivocado acerca de todo si eso es cierto.
@alanse: No dije que pudieras medir una inercia diferente de la masa gravitacional, dije que no estaba seguro de si lo harías. Habiendo dicho eso, tienes toda la razón, por supuesto, porque aunque los fotones no tienen masa, tienen un impulso. Solo estaba sufriendo un desvanecimiento temporal del cerebro. Gracias por la inyección de cordura :-)
Ni siquiera entiendo cómo puedes estar inseguro, si un fotón golpea el horizonte de eventos, aumentará la masa del BH. No entiendo dónde hay lugar para el escepticismo. Los fotones no tienen masa en reposo pero pueden impartir masa a otras cosas. Si se tratara de una partícula de materia ordinaria, un fotón completamente absorbido impartiría masa a través de un aumento de KE más energía térmica. En el caso de un BH considerado estacionario, el fotón incide en CM, no hay cambio de KE y el 100% de la energía del fotón se suma a la masa del BH. ¡Estoy desconcertado porque eres el experto de nosotros dos!
Tienes toda la razón, por supuesto. Atribuirlo a la vejez y la senilidad inminente.
Para ampliar mi comprensión "suave", el fotón no golpea el eh solo la copia de seguridad del material creado por el eh. ¿Ocurre el mismo aumento si el fotón cruza el eh "ininterrumpido" aún no lo suficientemente lejos como para demostrar que GR es mudo? ¿Cuándo afectaría el impulso al BH tan pronto como pasa el eh o hay un cierto punto donde la energía se vuelve parte? de la BH.

Aunque los fotones no tienen masa en reposo y la ecuación de Einstein E = mc ^ 2 no es apropiada aquí, todavía tienen energía de masa correspondiente a E = constante de Planck multiplicada por la frecuencia del fotón. Los agujeros negros tienen una temperatura muy baja para los BH astronómicos, por lo que todas las energías de fotones por encima de la temperatura de radiación cósmica de fondo a 2.725 Kelvin, que inciden sobre el BH aumentarán lentamente su masa.

¿Esta masa añadida es arbitraria en comparación con la radiación de Hawking o los fotones pueden mantener la singularidad indefinidamente?
@Argus, creo que la respuesta a su pregunta es "sí, la masa agregada al BH es arbitraria en relación con la radiación de Hawking". La materia que cae es el resultado de lo que sucede en nuestro universo, en nuestro lado del horizonte. La radiación de Hawking está determinada únicamente por los parámetros BH. Si se "alimenta" lo suficiente, no es necesario que disminuya en masa.
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