Излучение хокинга википедия
Автор Vasilizaciya задал вопрос в разделе Естественные науки
объясните, как может испаряться черная дыра? и получил лучший ответ
Ответ от *[гуру]
Известный физик Дж. Уилер высказал однажды афоризм: «Черные дыры не имеют волос» . Понимать его нужно так, что, в отличие от обычной звезды, черная дыра не имеет никаких индивидуальных характеристик — кроме массы, ее момента количества движения и электрического заряда.
Как оказалось, вращение черной дыры приводит к появлению у нее некоторых новых черт. Прежде всего, существенно уменьшается радиус сферы, поверхность которой была названа выше горизонтом событий.
При этом также происходит как бы расслоение «обычной» — сферы Шварцшильда: поверхность бесконечного красного смещения приобретает форму эллипсоида, малая ось которого совпадает с осью вращения, причем величина малой полуоси
b = 0,5 Rg тогда как большой полуоси а = Rg. Пространство же между горизонтом событий и поверхностью бесконечного красного смещения называется эргосферой. Из теории следует, что если материальная частица, попав в эргосферу, разделится в ней на несколько частей, то энергия ее выброшенных наружу фрагментов может существенно превосходить энергию исходной частицы.
Еще более удивительными оказались возможности, «предоставленные» черным дырам законами квантовой теории поля. Так, в 1971 г. Я. Б. Зельдович (СССР} обнаружил, что в поле тяготения вращающейся черной дыры происходит спонтанное (самопроизвольное) рождение пар элементарных частиц. Одна из частиц пары сразу же падает на черную дыру, другая движется в направлении далекого наблюдателя. В 1974 г. С. Хокинг пришел к выводу, что такое рождение частиц происходит и в окрестностях не вращающихся черных дыр. Полное испарение черной дыры (если только ее масса не увеличивается за счет захвата ею межзвездного газа) происходит за время около 1070 лет, для черной дыры по массе не намного превышающей Солнце. По мере уменьшения массы черной дыры этот процесс все ускоряется и последние 109 г она испаряет за 0,1 с, причем выделяется энергия около 1030 эрг. Отсюда также следует, что если во Вселенной в далеком прошлом и образовывались черные дыры с небольшими массами, то сегодня их уже нет.
Но если в природе и в самом деле происходят процессы «испарения» черных дыр, то тем самым нарушаются казавшиеся абсолютными, фундаментальными законы сохранения барионов и лептонов. В самом деле, при рождении частиц в поле тяготения черной дыры появляется одинаковое количество частиц и античастиц, суммарный барионный заряд которых равен нулю. Полное же испарение черной дыры начинается при некотором ее барионном заряде Q, а заканчивается при Q = 0. Представление о нарушении закона сохранения бариониого заряда (как и лептонного) уже используется для объяснения зарядовой асимметрии вещества во Вселенной.
Это квантовый туннельный переход.
Для квантового туннелирования необходимо, чтобы барьер потенциальной энергии был конечных размеров. То есть имел конечную высоту и конечную ширину. Тогда часть волновой функции частицы оказывается за барьером. И если за барьером энергетическая яма более глубокая, то происходит эффект туннелирования.
С конечной высотой потенциального барьера тут всё понятно - ньютоновский гравитационный потенциал имеет горизонтальную асимптоту на бесконечности.
А вот как быть с конечной шириной барьера? Гравитационный барьер ведь имеет бесконечную ширину и, по идее, квантовым туннелированием невозможно преодолеть гравитационное поле.
Но на самом деле все черные дыры вращаются. И не просто вращаются. После гравитационного коллапса, они начинают бешено вращаться в соответствии с законом сохранения момента вращения. Поэтому во вращающейся системе отсчета суммарный эффективный потенциал имеет конечную ширину для поверхности черной дыры. Это приводит к тому, что становится возможным квантовое туннелирование с поверхности звезды, ставшей черной дырой. (Грубо говоря, можете считать, что центробежная сила инерции помогает этому процессу. ) На бесконечности энергия становится меньше, чем на поверхности черной дыры.
В результате, поверхность черной дыры постепенно испаряется. При этом эффективный потенциал при уменьшении массы звезды модифицируется так, что поверхность черной дыры по прежнему оказывается в зоне возможного туннелирования.
Именно так и исчезают черные дыры. С одной стороны, масса черной дыры увеличивается, когда какие-то космические объекты попадают на неё, а, с другой стороны, идет процесс испарения черной дыры. Но так как на черную дыру практически ничего из внешнего пространства не попадает из-за очень малых размеров черной дыры (попадает в миллиарды раз меньше, чем попадало на ту звезду, от которой произошла черная дыра) , а испарение за счет туннельного эффекта, наоборот, в миллиарды раз усиливается (по сравнению со звездой, которая породила черную дыру) , то баланс оказывается смещенным в сторону испарения.
Это вопрос из серии - "Почему не стареют персонажи мультфильмов? "
Рассуждать на тему физических процессов того, чего нет в природе - удел писателей фантастов.
За счёт излучения Хокинга - всегда самопроизвольно рождающиеся в вакууме пары частица-античастица вблизи горизонта событий могут разделяться и компонент пары с отрицательной энергией падает под горизонт событий уменьшая тем самым массу энергимю чёрной дыры. Компонент с положительной энергие улетает наружу при этом
спроси что полегче, нашел что спросить 🙂 тут учёных нет они наукой заняты