Frage:
Schwarze Löcher, die Hawking-Strahlung emittieren
user748
2014-01-06 21:45:58 UTC
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Ich habe gelesen, dass selbst Licht nicht aus Schwarzen Löchern entweichen kann.
Die Lichtgeschwindigkeit wird theoretisch als Fluchtgeschwindigkeit eines Schwarzen Lochs vorausgesagt.
Ich habe auch gelesen, dass die allgemeine Vorstellung, dass nichts kann aus einem schwarzen Loch entkommen ist falsch. Sogar Schwarze Löcher emittieren Partikel und Strahlung, die als Hawking-Strahlung bekannt sind.
Meine Frage ist: Wie können Schwarze Löcher jede Strahlung emittieren? Wenn sie überhaupt emittieren, würde nicht die Geschwindigkeit der Strahlung kleiner oder gleich der Lichtgeschwindigkeit sein?
Wenn die Fluchtgeschwindigkeit eines Schwarzen Lochs c ist, wie kann die Hawking-Strahlung dann überhaupt aus dem Schwarzen Loch entweichen? Würde es nicht zurück in das Schwarze Loch gezogen werden? Wie wird dann überhaupt emittiert ?

Hawking-Strahlung wird aus der allgemeinen Umgebung des Schwarzen Lochs emittiert und muss nicht dem Ereignishorizont entkommen.
Zwei antworten:
#1
+4
Gerald
2014-01-06 22:31:25 UTC
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Die Fluchtgeschwindigkeit beträgt c am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs. Oberhalb des Ereignishorizonts liegt die Fluchtgeschwindigkeit unter c. Über dem Ereignishorizont bilden sich austretende Partikel der Hawking-Strahlung. Deshalb können sie entkommen, wenn sie in einen ausreichend engen Winkel zur Vertikalen nach oben zeigen und wenn sie ausreichend energisch sind.

Entweichende Partikel bilden sich als virtuelle Partikel-Antiteilchen-Paare im Koordinatensystem "Infalling": Eines der beiden Teilchen bildet sich außerhalb des Ereignishorizonts. Das Gegenstück bildet sich unterhalb des Ereignishorizonts. Somit können die ursprünglich virtuellen Teilchen nicht vernichten und werden daher zu realen Teilchen; ein Teilchen kann entweichen; Das Gegenstück fällt in Richtung der Singularität.

Die Energie, die zur Bildung des austretenden Teilchens benötigt wird, und seine verbleibende kinetische Energie nach dem Entweichen werden von der Masse des Schwarzen Lochs abgezogen.

Die beschriebene Der Mechanismus funktioniert wahrscheinlich auch für beide Partikel, die sich sehr nahe über dem Ereignishorizont bilden, wenn die Gezeitenkräfte hoch genug sind, um das virtuelle Partikelpaar zu trennen, bevor es vernichtet werden kann.

Die Bildung virtueller Partikel ist auf die Heisenberg-Unsicherheit zurückzuführen angewendet auf Zeit und Energie: Sehr kurze Zeitintervalle erfordern Energieunsicherheit, was zu kurzlebigen Partikel-Antiteilchen-Paaren führt.

Aber wenn sich die Hawking-Strahlung im Inneren befindet und alles andere im Inneren entsteht, wie kann sich ein Teilchen, auch wenn es virtuell ist, außen bilden? Wie genau sind sie "virtuell"?
Virtuelle Partikel bilden sich spontan und leben normalerweise nur für eine sehr kurze Zeit, weniger als 1 bis 22 Sekunden. Details siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle. Nur die Hälfte der Strahlung befindet sich im Inneren, das äußere (Anti-) Partikel kann zu Hawking-Strahlung werden. Ein Partikel, das von einem unfehlbaren Koordinatensystem aus virtuell aussieht, kann aufgrund der extremen Zeitdilatation in der Nähe des Ereignishorizonts von außen real aussehen.
#2
+1
Mr.555
2020-05-27 04:32:46 UTC
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Die eigentliche Erklärung für Hawking Radiation betrifft keine virtuellen Partikel. Meine vereinfachte Version der realen Erklärung ist, dass die gekrümmte Raumzeit für ein sich bewegendes Objekt eine andere minimale Energiemenge hat als der normale "flache" Raum. Daher fließt Energie aus dem verzogenen Bereich nach außen.

Aufgrund dieser Erklärung wurde festgestellt, dass kleinere Schwarze Löcher schneller verdunsten, weil sie den Raum stärker krümmen als die größeren.

Ich persönlich glaube nicht an virtuelle Partikel, einfach weil man aus dem Nichts nichts bekommen kann.

Die Erklärung der Hawking-Strahlung durch virtuelle Teilchen ist ein vereinfachter "Cartoon", der nicht zu wörtlich genommen werden sollte. Ihre Antwort ist besser, aber siehe https://physics.stackexchange.com/a/252236/123208 Virtuelle Partikel sind ein nützliches mathematisches Gerät, haben jedoch nicht den gleichen physikalischen Status wie reale Partikel. Sie können https://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/virtual-particles-what-are-they/ genießen
Ich bin mir sicher, dass es hier eine gute Antwort gibt, aber die Formulierung und die Details könnten verbessert werden. Können Sie einige Details dazu angeben, wie "die gekrümmte Raumzeit für ein sich bewegendes Objekt eine andere minimale Energie hat als die flache Raumzeit". Was ist das sich bewegende Objekt hier? Das schwarze Loch? Aber HR erfordert nicht, dass sich der BH bewegt (relativ zu was?). Wird HR um andere massive Objekte herum vorhergesagt oder ist der Ereignishorizont in irgendeiner Weise signifikant? Wenn es nur "Energie ist, die aus der gekrümmten Raumzeit fließt", dann würde sicherlich alles mit Masse HR erzeugen. Das Sagen von "Ich glaube nicht" schwächt die Antwort erheblich, der Glaube zählt nicht.


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