Karadelik için maksimum boyut var mı?

Anladığım kadarıyla karadelikler Hawking radyasyonunu ve muhtemelen yerçekimi dalgalarını yayarlar , bu da zamanla kütlelerini kaybetmelerine ve nihayetinde neredeyse anlaşılmaz bir süre sonra buharlaşmasına neden olur. Ayrıca karadeliklerin sonunda belirli bir noktadan sonra boyut kazanmakta zorluk çektiğini de okudum çünkü bir karadeliğin akreditasyon diskinde çalışan yerçekimi kuvvetleri nihayetinde düşen maddeyi emilmeden çıkarmaya başlayabilir.

Karadeliklerin oldukça büyük olabileceğini bilsem de, Kara deliklerin ona eklenen herhangi bir ek kütleyi hemen yaymaya başlayabilecekleri maksimum bir boyuta sahip olup olmadığını merak etmeme neden oluyor. Veya bir kara delik, madde arzı radyasyon ve fırlatma etkilerinden daha büyük olduğu sürece sonsuza kadar etkili bir şekilde genişleyebilir mi?

Kara delikler için etkili bir boyut sınırı var mı?

David Hammen'in yorumladığı gibi, Hawking radyasyonundan yayılan güç ile orantılıdır . Dolayısıyla bir karadelik için buharlaşma zaman ölçeği ile orantılıdır . Bu, daha büyük bir kara deliğin buharlaşmaya karşı daha düşük bir kütle kara deliğinden çok daha kararlı olduğu anlamına gelir. M $M^{-2}$$M^3$

Bahsettiğiniz diğer bir sorun, bir kara deliği "besleyebileceğiniz" sınırlı hızdır. Kaçınılmaz olarak bir geri bildirim vardır; gaz olay ufkuna doğru sıkıştırıldığı için ısınır ve radyasyon yayar. Bu radyasyonun basıncı sonunda içe doğru yerçekimi akışını dengeleyebilir. Küresel simetrik toplanma için bu yol açar Eddington sınırı en küresel toplanma hızını ayarlar, . Yani, maksimum toplanma oranı kara delik kütlesi ile orantılıdır.$\dot{M}_{\rm max}\propto M$

Eğer birikim Eddington sınırında ilerlerse, kara delik kütlesi zamanla katlanarak ve yaklaşık 50 milyon yıllık karakteristik iki katına çıkma süresi ile büyür (orijinal kütleden bağımsız - bu matematiksel ayrıntılar için bu Fizik SE sayfasına bakın).

Kara delikler bu toplanma oranıyla sınırlıysa (yüksek kırmızıya kaymada çok parlak kuasarların varlığından daha fazla olduğuna dair bazı kanıtlar olsa da), o zaman maksimum kara delik kütlesi evrenin yaşına ve büyüklüğüne bağlı olacaktır. ilk "tohum" kara delikleri. 100 güneş kütlesinin başlangıç ​​kütlesini, 50 milyon yıllık iki kat zaman ölçeğini ve tohum kara deliklerinin büyük patlamadan 400 milyon yıl sonra oluştuğunu varsayarsak (hepsi makul, ancak tartışmalı), o zamandan beri 266 katlama zaman çizelgesi ve kara delik kat büyüyebilirdi !$10^{80}$

Açıkça gözlemlenebilir evrende bu kütlenin yakınında herhangi bir yerde kara delik yoktur - en büyüğü güneş kütlesidir. Büyümeleri gıda arzı ile sınırlıdır. Galaksilerin merkezlerinde süper kütleli kara delikler bulunur. Kara delik kütlesi ve içinde bulunduğu galaksinin şişkinliğinin kütlesi arasında iyi anlaşılmamış bir ilişki vardır. Oran, en büyük şişkinlikler için yaklaşık yüzde 1 oranında zirve yapar (örneğin bkz. Hu 2009 ; McConnell & Ma 2013 ). En büyük masif eliptik galaksiler düzenin olduğundan güneş kütlesi, bu görünür günümüz evrende bir kara deliğin azami kütlesi ayarlayın. 10 $10^{10}$$10^{12}$

Gelecek spekülasyon. Kozmik genişleme oranı hızlanmaya devam ederse, galaksi birleşmeleri giderek yaygınlaşacak ve daha fazla kara delik büyümesi için fırsatlar sınırlı olacaktır.

Karadelik için maksimum boyut var mı?

Hayır.

Anladığım kadarıyla kara delikler Hawking radyasyonunu yayıyor

İnsanlar böyle söylüyor, ancak Hawking radyasyonuna dair gerçek bir kanıtımız yok. Ancak Hawking'in% 100 doğru olmasına rağmen, Rob'un dediği gibi, Hawking radyasyonunun kara delik büyüdükçe daha az etkisi olur.

ve muhtemelen yerçekimi dalgaları

Tek başına bir kara delik hiç yaymayacaktır.

bu da zamanla kütlesini kaybetmelerine ve neredeyse anlaşılamayan zamanların sonunda buharlaşmasına neden olur.

Bir karadeliğin ortadan kalkacağına dair hiçbir bilimsel kanıt yoktur. Ancak kara deliklerin var olduğuna dair bilimsel kanıtlar vardır. Galaksimizin merkezinde kesinlikle çok küçük ve çok büyük bir şey var :

Ayrıca kara deliklerin sonunda belirli bir noktadan sonra boyut kazanmakta zorluk çektiğini de okudum, çünkü kara delikler akreditasyon diskinde çalışan yerçekimi kuvvetleri nihayetinde düşen maddeyi emilmeden çıkarmaya başlayabilir.

Evet, kara deliklerin aynı anda çok fazla yemeye çalışırlarsa "boğuldukları" söylenir. Supermassive karadelik Samanyolu yutmak için mücadele fizik dünya makalesine bakın . Kara delikler dağınık yiyiciler anlamına gelen gama ışını patlamaları ile ilgili başka sorunlar da var, ama yine de olduğu gibi "yiyorlar".

Karadeliklerin oldukça büyük olabileceğini bilsem de, Kara deliklerin kendisine eklenmiş herhangi bir ek kütleyi hemen yaymaya başlayabilecekleri maksimum bir boyuta sahip olup olmadığını merak etmeme neden oluyor. Veya bir kara delik, madde arzı radyasyon ve fırlatma etkilerinden daha büyük olduğu sürece sonsuza kadar etkili bir şekilde genişleyebilir mi?

Bu sonuncusu. Süper kütleli bir kara deliğin yakınında olduğunuzu düşünün. O kadar büyüktür ki, herhangi bir Hawking radyasyonu önemsizdir. Toplama diski yoktur, çünkü her şeyi yener veya havaya uçurur. Sonra ne olur? İçeri giriyorsun. Böylece kara delik büyüyor.

Kara delikler için etkili bir boyut sınırı var mı?

Hayır. Varsa ve yukarıdaki senaryodaki kara delik ona ulaşmış olsaydı, düşmezdiniz.

Evrenin boyutundan kısa olan maksimum teorik boyut yoktur. Ancak doğada büyük bir Kara Delik'in oluşmasının bir yolu yoktur.

Daha ilginç, belki de doğal olarak oluşan BH'ler. Galaktik merkezlerdeki süper kütleli BH'leri bildiğimiz en büyük doğal BH'ler. Gözlemlediğimiz çok ilginç bir ilişki var: Galaktik BH'lerin kütlesi, asla kendi galaksilerinin merkezi şişkinliğinin kütlesinin yaklaşık 0.001'inden fazla değildir .

Bunun neden böyle olduğunu ayrıntılı olarak anlamıyoruz - ancak galaktik bir çıkıntının ve merkezi BH'nin aynı anda büyüdüğünden ve birlikte büyümeyi bıraktığından şüpheleniliyor. Bunu mantıklı kılan modelleme çalışması yapılmıştır, ancak bildiğim kadarıyla kimsenin kökenini ve büyümesini açıklayan tamamen tatmin edici bir teori yoktur.

Süper kütleli BH'ler bazen ev sahibi galaksileri birleştikten sonra birleşirler, ancak çoğu durumda bunun gerçekleşmesi için muhtemelen yeterli zaman olmamıştır. (İçinde birden fazla SMBH bulunan galaksileri biliyoruz.)

Bunları bir araya getirerek, doğada bulunan en büyük BH'ler, en büyük galaktik şişkinlik kütlesinin 0.001'inden birkaç kat daha fazla olacak ve özellikle büyük galaksiler birleştiğinde ve SMBH'leri sonunda birleştiğinde oluşacaktır.