Para responder a la pregunta del destino de los agujeros negros, hay que comparar la pérdida de masa debida a la radiación de Hawking con el aumento de masa debido a la acreción. Esto demuestra que para los agujeros negros conocidos, y más generalmente para los agujeros negros del mundo real de hoy, la acreción es siempre dominante.
Si desea saber cuánta masa pierde un agujero negro cada vez debido a la radiación de Hawking, está observando su fuerza radiativa. Esto da (usando la famosa ecuación E = mc2) Directamente la cantidad de masa perdida cada vez. La radiación de Hawking tiene un espectro de cuerpo negro. La temperatura de Hawking disminuye linealmente con el bloque de agujeros. Si también se tiene en cuenta que la superficie esférica del horizonte de sucesos es proporcional al cuadrado de la masa, entonces se puede ver que la tasa de pérdida de masa disminuye cuadráticamente con la masa. Por tanto, la vida útil aumenta con la tercera potencia del bloque.
Incluso si uno descuida los procesos de acreción, la edad de un agujero negro muy masivo con más de 10 mil millones de masas solares es80– multiplicado por la edad del universo, 13,8 mil millones de años. Para el gran número 1080 Para ilustrar, uno puede imaginar que este es el número de átomos en el universo observable.
Los agujeros negros más pequeños, que se pueden crear en astrofísica mediante el colapso de la materia, probablemente tendrán alrededor de tres masas solares. En consecuencia, tendrían «sólo» unos 10 años.55Edad del tiempo del universo. En una era global, podría perder casi 100 átomos de hidrógeno. En contraste, podrían acumular hasta alrededor de 1,000 billones de toneladas de materia por segundo. Así que incluso estos «pequeños» agujeros solo pueden crecer de manera realista.
© U. Bastian / SuW Graphics (extracto)
Agujeros negros | La vida útil de los agujeros negros aislados debido a la radiación de Hawking es muy larga. Solo menos de mil millones de toneladas, la masa de una cadena montañosa baja, se vuelven más cortos que la edad mundial. Pesaba 100 toneladas, la masa de una locomotora, mucho menos de un segundo. El recuadro en la parte superior derecha muestra el origen de la radiación de Hawking. Según la teoría cuántica, los pares de partículas (aquí: fotones) se crean constantemente en el espacio vacío y poco después se destruyen entre sí de nuevo. Si esto sucede cerca del horizonte de eventos de un agujero negro, una sola partícula podría caer en el agujero en su corto período de existencia. El otro (pintado de rojo) carece de compañero para el exterminio y se escapa al universo.
Uno puede preguntarse ahora si hay agujeros negros que se están evaporando por completo dentro de un solo universo. Sin embargo, estos deben ser tan pequeños que no puedan ser causados por la descomposición del material. Los astrofísicos creen que los agujeros negros «primordiales» con masas de montañas aproximadamente se formaron poco después del Big Bang. Tales cosas virtuales realmente podrían evaporarse en la era del mundo. Debido a que la temperatura de radiación aumenta cuando la masa disminuye, la energía liberada en la última etapa de evaporación será tan alta que la radiación aparecerá como un destello de rayos gamma. Esto brinda la posibilidad de realizar una demostración experimental de la radiación de Hawking, si la hubiera.
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