Promieniowanie Hawkinga

[smutas]

Nie "chwytam" paru rzeczy: dlaczego BH musi wirowac by mogla parowac? Dlaczego wirtualne czastki powstajace po stronie BH horyzontu zdarzen maja "ujemna energie"? Czy nie powinny statystycznie miec energie rowna 0 (zero)?

Ma ktos pomysl, jak to wytlumaczyc? Te info, ktore znalazlem mowia tylko, ze "tak sie dzieje" bez wnikania w przyczyny.

cheers

[maksimum]

For a black hole of one solar mass ( = 1.98892 × 1030 kg), we get an evaporation time of 2.098 × 1067 years—much longer than the current age of the universe at 13.73 ± 0.12 x 109 years.

But for a black hole of 1011 kg, the evaporation time is 2.667 billion years. This is why some astronomers are searching for signs of exploding primordial black holes.
However, since the universe contains the cosmic microwave background radiation, in order for the black hole to dissipate, it must have a temperature greater than that of the present-day black-body radiation of the universe of 2.7 K = 2.3 × 10−4 eV. This implies that M must be less than 0.8% of the mass of the Earth.[17]"

en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation
(odwzorowanie z wiki posiada bledy)

Jak sam widzisz,to jest tylko i wylacznie teoria i to na dodatek bardzo slaba,a Hawking nie jest zadnym swietlanym umyslem,choc nie wiadomo dlaczego az tak popularny w Polsce.

[smutas]

W skali kosmosu czas nie ma znaczenia. Przeciez te czarne dziury nigdzie sie nie spiesza :-) Wszechswiat ostygnie to i nie bedzie promieniowania tla. Wtedy wszystkie BH, nawet te najmasywniejsze, beda mogly sobie parowac.

Nie o prawdziwosc tej teorii jednak pytalem, ani nie o czas potrzebny na wyparowanie czarnej dziury. Pytalem skad biora sie zalozenia o "ujemnej energii" i koniecznosci wirowania BH. Przeciez fluktacja prozni ma w glebokim powazaniu to czy obiekt sie porusza, wiruje czy tez nie.

cheers

[petrucchio]

smutas napisał:

> Nie o prawdziwosc tej teorii jednak pytalem, ani nie o czas potrzebny na wyparo
> wanie czarnej dziury. Pytalem skad biora sie zalozenia o "ujemnej energii" i ko
> niecznosci wirowania BH. Przeciez fluktacja prozni ma w glebokim powazaniu to c
> zy obiekt sie porusza, wiruje czy tez nie.

Czarna dziura nie musi wirować, żeby zachodziło "parowanie" Hawkinga. To jakieś nieporozumienie. Ktoś pomylił promieniowanie Hawkinga z ucieczką cząstek z ergosfery (proces Penrose'a).

[smutas]

Polska Wiki:
Z obliczeń fizyków (m.in. Hawkinga) wynika, że niestacjonarna (obracająca się wokół własnej osi) czarna dziura musi emitować promieniowanie, co byłoby sprzeczne z jej definicją.

Angielska Wiki:
Hawkings work followed his visit to Moscow in 1973 where Soviet scientists Yakov Zeldovich and Alexander Starobinsky showed him that according to the quantum mechanical uncertainty principle, rotating black holes should create and emit particles.[2] The Hawking radiation process reduces the mass and the energy of the black hole and is therefore also known as black hole evaporation.

W jednej i dugiej wersji jest kladziony nacisk na wirowanie BH. Rozumiem, ze w wersji wirujacej, czasteczkom jest latwiej opuscic ergosfery. Jednak czastki moga sie przeciez pojawiac posiadajac niezerowa predkosc wzgledem BH. Czyli tez beda w stanie uciec z jej studni grawitacyjnej.


Ale co z symetria? Czemu tylko antyczasteczki mialyby wpadac za horyzont zdarzen? W wersji gdy normalna czastka z pary wirtualnej wpada poza horyzont a antyczastak ucieka a nstepnie anihiluje z pierwsza napotkana normalna czastka, to masa BH rosnie a dla zewnetrznego obserwatora rowniez emituje z powierzchni foton (ten z anihilacji)....

[smutas]

Dalej stoi:
In order to preserve total energy, the particle that fell into the black hole must have had a negative energy (with respect to an observer far away from the black hole).

OK. musi miec negatywna energie, ale co jest jest tego przyczyna? Czy czastki o dodatniej energi nie moga wpasc do BH?

[petrucchio]

Tu masz trochę jaśniej o termodynamice czarnych dziur:nrumiano.free.fr/Estars/bh_thermo.html


Mechanizm Penrose'a pozwala cząstkom uciec z ergosfery kosztem energii kinetycznej ruchu obrotowego czarnej dziury, dlatego powoduje zwalnianie obrotów (a wtedy zanika ergosfera i ucieczka tym sposobem staje się niemożliwa). Mechanizm Hawkinga pozwala uciec cząstkom z pobliża horyzontu kosztem masy czarnej dziury, dlatego powoduje jej "parowanie". O ile mi wiadomo, promieniowanie termiczne Hawkinga nie wymaga, żeby czarna dziura miała niezerowy moment pędu. Wydaje mi się, że w tym przypadku mylą się autorzy hasła w Wikipedii.

[smutas]

Dzieki za link. Niestety wiele on nie wyjasnia w materi moich watpliwosci :-)

Note : the opposite phenomenon is impossible.
If the particle which falls back into the black hole carries a positive energy, then the other particle will also have to fall, because a particle can not exist in our universe with a negative energy.

I tylko tyle, ze "musi". Ale nie opisuje mechanizmu jak to sie dzieje.

[petrucchio]

smutas napisał:

> I tylko tyle, ze "musi". Ale nie opisuje mechanizmu jak to sie dzieje.

Dzieje się tak, że z punktu widzenia obserwatora na zewnątrz czarnej dziury masa pochłoniętej cząstki staje się ujemna, to znaczy liczy się z minusem do bilansu masy/energii. To nie znaczy, że byłaby ona ujemna w układzie odniesienia kogoś, kto wraz z nią przekroczył horyzont zdarzeń.

[smutas]

Dzieje się tak, że z punktu widzenia obserwatora na zewnątrz czarnej dziury...

Czyli moze sie zdarzyc tak, ze zderzajce sie dwie czarne dziury sie zanihiluja, poniewaz jedna ma "potencjal ujemny" wzgledem drugiej? Cos mi to wyglada na "czary" i zaklinanie rzeczywistosci.

W np. przypadku grzalki o temp 100st C jest oczywiste, ze nie doprowadzi do tej temp. kubka wody, poniewaz czesc ciepla ucieknie do otoczenia. Ale dalej nie rozumiem jak masa moze byc wzgledna jesli nie mowimy o masie relatywistycznej,..

[petrucchio]

smutas napisał:

> Czyli moze sie zdarzyc tak, ze zderzajce sie dwie czarne dziury sie zanihiluja,
> poniewaz jedna ma "potencjal ujemny" wzgledem drugiej? Cos mi to wyglada na "c
> zary" i zaklinanie rzeczywistosci.

Nie, nie ma czarnych dziur o masie ujemnej. Ujemną energię może mieć tylko jedna z pary cząstek wirtualnych (suma ich energii, +E i -E, bilansuje się do zera). Nie ma przy tym znaczenia, czy jest to cząstka zwykła, czy antycząstka: każda z nich w parach powstających wskutek fluktuacji kwantowych może mieć energię -E z prawdopodobieństwem 1/2.

Zasada nieoznaczoności pozwala cząstce mieć energię ujemną tylko przez czas rzędu h/E, dlatego cząstki wirtualne rekombinują praktycznie natychmiast. Siły pływowe w pobliżu horyzontu zdarzeń czarnej dziury mogą rozerwać parę w taki sposób, że cząstka o energii dodatniej ucieka, a cząstka o energii ujemnej przekracza horyzont. W układzie odniesienia wewnątrz horyzontu jej energia staje się dodatnia (z przyczyn, które wymagałyby osobnego i dość zawiłego wyjaśnienia), więc jej dalsze istnienie *wewnątrz* czarnej dziury nie narusza zasady nieoznaczoności. Natomiast z punktu widzenia obserwatora oddalonego od czarnej dziury energia czarnej dziury maleje o tyle, ile wynosi energia cząstki, która pozostała na zewnątrz (ale oczywiście pozostaje dodatnia).

Niemożliwe jest natomiast pochłonięcie przez czarną dziurę cząstki wirtualnej o energii dodatniej, jeśli miałoby to dopuścić do ucieczki cząstki o energii ujemnej. Tego akurat fizyka zabrania. Nawiasem mówiąc, ze szczegółowych analiz wynika, że jedynymi cząstkami, jakie może wyprodukować mechanizm Hawkinga w sąsiedztwie *makroskopowej* czarnej dziury, są fotony.

> W np. przypadku grzalki o temp 100st C jest oczywiste, ze nie doprowadzi do tej
> temp. kubka wody, poniewaz czesc ciepla ucieknie do otoczenia. Ale dalej nie r
> ozumiem jak masa moze byc wzgledna jesli nie mowimy o masie relatywistycznej,..

Parująca czarna dziura też nie może się schłodzić do temperatury niższej niż jej otoczenie. Co do względności, czarna dziura robi ze współrzędnymi układu odniesienia rzeczy, o jakich nie śniło się filozofom.

[smutas]

Wielkie dzieki, Petrucchio! Rozjasniles mi horyzont zdarzen :-)