WIE VERDUNSTEN SCHWARZE LöCHER?

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Nichts hält ewig, nicht einmal schwarze Löcher. Aber wie genau passiert das?

Der Schauspieler Stephen Hawking ist am bekanntesten für seine Cameo-Auftritte in Futurama und Star Trek. Sie werden überrascht sein, dass er auch ein theoretischer Astrophysiker ist. Gibt es etwas, was dieser Kerl nicht kann?

Eine der faszinierendsten Theorien, die er aufgestellt hat, ist, dass Schwarze Löcher, der Swiffer des Universums, tatsächlich über weite Zeiträume verdunsten können.

Die Quantentheorie legt nahe, dass ständig virtuelle Teilchen ein- und ausgehen. Wenn dies geschieht, erscheinen ein Partikel und sein Antiteilchen, und dann rekombinieren sie und verschwinden wieder.

Wenn dies in der Nähe eines Ereignishorizonts geschieht, können seltsame Dinge passieren. Anstelle der beiden Teilchen, die für einen Moment existieren und sich dann gegenseitig vernichten, kann ein Teilchen in das Schwarze Loch fallen und das andere Teilchen kann in den Weltraum fliegen. Über weite Zeiträume hinweg besagt die Theorie, dass dieses Rinnsal austretender Partikel dazu führt, dass das Schwarze Loch verdunstet.

Warten Sie, wenn diese virtuellen Partikel in das Schwarze Loch fallen, sollte es dann nicht massiver werden? Wie verdunstet es dann? Wenn ich einem Steinhaufen Kieselsteine hinzufüge, wird mein Steinhaufen dann nicht einfach größer?

Es kommt auf die Perspektive an. Von einem externen Beobachter, der den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs beobachtet, scheint es, als würde ein Strahlungsstrahl vom Schwarzen Loch ausgehen. Wenn das alles wäre, würde dies gegen das Gesetz der Thermodynamik verstoßen, da Energie weder erzeugt noch zerstört werden kann. Da das Schwarze Loch jetzt Energie emittiert, muss es ein wenig von seiner Masse aufgegeben haben, um es bereitzustellen.

Versuchen wir es anders. Ein Schwarzes Loch hat eine Temperatur. Je massiver es ist, desto niedriger ist seine Temperatur, obwohl es immer noch nicht Null ist.

Von jetzt an bis weit in die Zukunft wird die Temperatur der größten Schwarzen Löcher kälter sein als die Hintergrundtemperatur des Universums. Licht von der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung fällt ein und erhöht seine Masse.

Spulen Sie jetzt schnell vor, wenn die Hintergrundtemperatur des Universums selbst unter die kühlsten Schwarzen Löcher fällt. Dann strahlen sie langsam Wärme ab, die vom Schwarzen Loch kommen muss, um seine Masse in Energie umzuwandeln.

Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, hängt von der Masse ab. Bei Schwarzen Löchern mit Sternmasse kann es 10 bis 67 Jahre dauern, bis sie vollständig verdunstet sind.

Für den großen Papa, der an den Kernen von Galaxien supermassiv ist, sehen Sie 10 ^ 100. Das ist eine Eins, gefolgt von 100 Nulljahren. Das ist eine riesige Zahl, aber genau wie jede gigantische und endliche Zahl ist sie immer noch weniger als unendlich. Über eine unverständliche Zeitspanne werden selbst die am längsten lebenden Objekte im Universum - unsere mächtigen Schwarzen Löcher - in Energie übergehen.

Eine letzte Sache, der Large Hadron Collider könnte in der Lage sein, mikroskopisch kleine Schwarze Löcher zu erzeugen, die einen Bruchteil einer Sekunde dauern und in einem Strahl Hawking-Strahlung verschwinden würden. Wenn sie sie finden, möchte Hawking vielleicht auf Eis legen und sich auf die Physik konzentrieren.

Nichts ist ewig, nicht einmal schwarze Löcher. Wir sind uns ziemlich sicher, dass sie in den längsten Zeiträumen zu nichts verdunsten werden. Der einzige Weg, dies herauszufinden, besteht darin, sich zurückzulehnen und zuzusehen. Vielleicht ist dies nicht der einzige Weg.

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