Hogy tud elpárologni egy fekete lyuk, és mi marad belőle?

A quantum fluktuáció jelensége miatt van Hawking sugárzás ami elhagyja, azaz sugárzik és ezzel tömeget veszt. Ez a sugárzás nem közvetlenül a lyukból jön, hisz onnan nem léphet ki semmi, viszont egy trükkel ezt a természet megkerülte.

[link]

"A fekete lyuk sugárzása

Jacob Bekenstein izraeli elméleti fizikus[2] megjósolta, hogy a fekete lyukaknak véges, nem zérus hőmérsékletük és entrópiájuk van.

1973-ban Jakov Zeldovics és Alekszandr Sztrabonszkij szovjet fizikusok kimutatták, hogy a kvantummechanika Heisenberg-féle határozatlansági reláció elve alapján a forgó fekete lyukaknak emittálniuk kell részecskéket.[3]

Stephen Hawking nevezetes felfedezése a Hawking-sugárzás, amely azt bizonyította, hogy az alapdefiníció nem jó, valami mégis kijön a lyukból. Ennek oka a kvantummechanika.

Hawking érvelése szerint az üres tér a kvantummechanika törvényei szerint soha nem teljesen üres, részecske-antirészecske párok keletkezhetnek benne, amelyek azonnal újra megsemmisülnek.

Ez a párkeltés nem olyan, mint amilyet fizikai kísérleteinkben megszoktunk, ahol van elég energia: itt a pár összenergiája zérus, ami azt eredményezi, hogy az antirészecskéknek negatív energiájúaknak kell lenniük, ezért partnerüktől nem távolodhatnak nagyon el. A fekete lyuk környékén azonban a nagy gravitációs energia miatt nagyon nagy lesz a részecskék energiája, és így bekövetkezhet, hogy a pozitív energiájú részecske el tud távolodni a fekete lyuktól, miközben a negatív energiájú partnere beleesik abba.

A kilépő részek sugárzását nevezik Hawking-sugárzásnak.

A lyukba beleesett részecske a sűrű rendszerben azonnal talál ugyanolyan kvantumszámokkal jellemezhető partnert, mint az eltávozott párja volt, és azzal egyesülve megsemmisülnek. A következmény az, hogy a fekete lyuk energiája az eltávozott részecskével csökken. A nagy lyukak sokkal lassúbb ütemben vesztik el az energiájukat, mint a kisebbek. Egy egykilós, azaz 10-27 méter sugarú fekete lyuk anyaga 10-21 másodperc alatt teljesen eltűnik.

A sugárzás nagyon nagy energiájú gammasugárzás lesz.

"

Illetve az univerzum "hőmérséklete" azaz a háttérsugárzás és a lyuk tömege is befolyásolja hogy ez a kisugárzás mennyire gyors.

[link]

"

A fekete lyukak párolgása

A Cygnus X-1, egy kettőscsillag egyik komponense az egyik elsőnek azonosított fekete lyuk (és egyben fényes röntgenforrás) és a körülötte lévő akkréciós korong, fantáziarajzon

Stephen Hawking kimutatta 1974-ben, hogy a fekete lyuk környezetében a lyuk tömegének rovására részecskék keletkezhetnek (az energia átalakul anyaggá), ezáltal a lyuk tömege csökkenhet. Ez az anyagkeletkezés annál intenzívebb, minél kisebb a lyuk tömege. A tudósról Hawking-sugárzásnak elnevezett jelenség révén, ahogy a lyuk egyre kisebbé válik, úgy lesz az anyagkibocsátás egyre erősebb, míg végül a lyuk robbanásszerű hevességgel eltűnik. A fekete lyukba belekerülő anyag és sugárzás viszont a lyuk tömegét növeli. Ez ellensúlyozza az anyagkibocsátást, egészen addig, amíg a világegyetem hőmérséklete (2,7 kelvines kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás) a fekete lyuk felszíni hőmérséklete felett van (minél nagyobb tömegű a fekete lyuk, annál alacsonyabb, de – a viszonylag kis méreteket leszámítva – jóval 2,7 kelvin alatt, közel 0-hoz). Ez esetben viszonylag kis méret alatt azt kell érteni, hogy jelenleg holdunk tömegének megfelelő Schwarzschild-sugárral rendelkező fekete lyuk (azaz Holdunk tömegével megegyező tömegű fekete lyuk) van termikus egyensúlyban, ez az a méret, ahol ugyanannyi sugárzást bocsát ki a fekete lyuk, mint amennyit a háttérsugárzásból elnyelni képes (felszíni hőmérséklete éppen 2,7 kelvin). Ennél kisebb tömeg esetén a fekete lyuk tömege (amennyiben csillagközi gáz, por, csillagfény vagy egyéb „pluszban nem táplálja”) a párolgás miatt csökkenni fog, nagyobb tömeg esetén pedig akkor is tovább fog nőni, ha csak a háttérsugárzás táplálja (ha a tömeg úgymond csak egy kicsivel nagyobb a kérdéses határnál, akkor a tömegnövekedés ideje is kicsi lesz, mivel a háttérsugárzás hőmérséklete gyorsabban csökken, mint ahogy a csupán háttérsugárzás által táplált lyuk felszíni hőmérséklete csökkenni tud a tömegnövekedés hatására). A világegyetem tágulása miatt a világegyetem hőmérséklete folyamatosan csökken, nullához konvergál (örökké táguló világegyetem esetén), ami pedig azt jelenti, hogy egy idő után bármely fekete lyuk felszíni hőmérsékleténél alacsonyabb lesz, azaz egy idő után minden fekete lyuk tömege csökkenni kezd, végül teljesen elpárolog (örökké táguló világegyetem esetén; azért itt is előfordulhat elfajuló eset, például hiperbolikusan gyorsuló tágulás esetén a világegyetem mérete véges időn belül végtelen nagyra nőhet, és nem biztos, hogy a fekete lyuknak lesz ideje elpárologni, mielőtt a világegyetem „szétspriccel a végtelenbe…”; ha ez megtörténik, többé nincs értelme térről és időről beszélni, ahogy a kérdéses fekete lyukról sem), zárt világegyetem esetében a helyzet a tágulás, majd az ezt követő összehúzódás paramétereitől, illetve a fekete lyuk tömegétől függ).

"

Tehát a tér minden pontján itt sőt bennünk is részecske párok jönnek létre spontán, amelyek aztán el is tűnnek mert megsemmisítik egymást. Kifelé így ezek energiát nem közölnek. Viszont a fekete lyuk körül a gravitáció a részecskepár negatív energiát (és negatív tömeget) képviselő részét be tudja vonzani. Amely azonnal megsemmisül de már a lyukban és így csökken a lyuk tömege.

A részecskepár másik fele pedig kilökődik és ezzel számunkra is láthatóvá válik.

Elég vad dolog, de nem csak kiszámolták már sokan sokféleképpen, hanem ezt a kisugárzódást észlelni is képesek voltunk (mármint az emberiség legjobb műszerei és tudósai!). Hát így, ez már nem elmélet hanem igazolt dolog.

Ja és hogy mi hagyja el végül.

Elemi részecskék bármelyike amely ilyen páralkotással létrejöhet és van tömege és töltése is. (Amelyiknek nincs azt nem vonza be a lyuk! Hiába jön létre.)

Leptonok Quarkok és bozonok közül lehet válogatni.

[link]

1: Mármint van tömege. A töltés nem számít.

2: Mi marad belőle?

Bizonyos nagyság alatt nem működik, és akkor felrobban. Pl. amit a részecskegyorsítókban jelenleg lehet készíteni, az még túl kicsi, és nagyon gyorsan felrobban.

"a részecskegyorsítókban jelenleg lehet készíteni"

Na ez még nem jött nekik össze azért.

Másrészt nagyon reménykedjünk hogy tényleg így működik és nincs számítási hiba Chandrashekar számításaiban. :D

EagleHUN

Ezzel hogy lehet összeegyeztetni azt, hogy egy feketelyuk és egy antianyag feketelyuk találkozásakor egy kétszer akkora feketelyuk keletkezik, és nem pedig megsemmisülnek?

Például úgy, hogy egy atom és egy antiatom találkozásakor SEM semmisülnek meg, hanem 2 foton keletkezik belőlük, amelyiknek a tömege és az energiája ugyanakkora, mint a kiinduló anyagoké.

Ugyanígy, ha 2 fekete lyuk találkozik, akkor mindegy, hogy mi van bennük - az egyesülés után az összegük lesz az új képződményben (mínusz az az energia, amit közben kisugároztak).

A csökkenést már többször leírtuk itt.

Nem akarsz visszaolvasni?

#3: "(Amelyiknek nincs azt nem vonza be a lyuk! Hiába jön létre.)"

Ezt meg tudnád forrásolni?