Alter eines Schwarzen Lochs

Gibt es eine Möglichkeit, das Alter eines Schwarzen Lochs zu bestimmen? Nehmen wir in 100 Milliarden Jahren an, wenn zwei Schwarze Löcher genau die gleiche Masse haben (sagen wir 30 M.). Einer von ihnen bildete sich in 10 Milliarden Jahren und der andere in 20 Milliarden Jahren. Können wir bei t = t0 + 100 Milliarden Jahren im Rückblick auf die Vergangenheit vorhersagen, wie alt diese Schwarzen Löcher sind? Ist die Dissipationsrate der Hawking-Strahlung für sie unterschiedlich?

Wenn man nur das Schwarze Loch betrachtet, gibt es keine Möglichkeit, sein Alter zu bestimmen. Der Zustand des Schwarzen Lochs wird vollständig durch einige grundlegende Variablen (Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung) bestimmt. Dies ist die Aussage des berühmten Diktums Ein Schwarzes Loch hat keine Haare. Insbesondere Hawking-Strahlung ist nur von diesen Variablen abhängig.

Möglicherweise können Sie das Alter eines Schwarzen Lochs auf indirekte Weise bestimmen (z. B. indem Sie seine Umgebung betrachten und feststellen, wie stark es von Materie gereinigt wird).

Nein, Sie können nichts über ihr Alter sagen und ja, ihre Hawking-Strahlung ist anders ... nicht, dass Sie den Unterschied erkennen könnten. Ausführlicher:

Wenn Ihre beiden Schwarzen Löcher mit identischer Masse begonnen hätten, aber zu unterschiedlichen Zeiten, hätte das jüngere Loch durch Hawking-Strahlung weniger Masse verloren als das andere. Bei einem Altersunterschied von nur 10 Milliarden Jahren wäre der Massenunterschied (mit der aktuellen Technologie) nicht messbar. .

Wenn irgendwann in ferner Zukunft zwei BHs unterschiedlicher Masse angetroffen werden, kann man im Allgemeinen nicht sagen, ob sie zur gleichen Zeit mit verschiedenen Massen oder zu verschiedenen Zeiten mit derselben Masse geboren wurden.

Die Intensität der Hawking-Strahlung hängt von der Temperatur des Schwarzen Lochs ab. Wenn ein BH verdunstet, erwärmt es sich effektiv und emittiert beim Erhitzen immer mehr Hawking-Strahlung, die zu einem endgültigen Ausbruch führt, bevor am Ende etwas passiert.

Es ist also auch wahr, dass das ältere Schwarze Loch, das mehr Masse verloren hat, eine etwas (aber nicht messbare) höhere Temperatur haben wird.

Bisher habe ich jedoch die Temperatur des kosmischen Mikrowellenhintergrunds vernachlässigt. Das sind derzeit etwa 2,7 Kelvin, und bis die Expansion des Universums es unter die eines Schwarzen Lochs gesenkt hat, absorbiert das Schwarze Loch tatsächlich mehr Energie aus dem CMB als es durch Hawking-Strahlung emittiert und hat tatsächlich (unermesslich) zugenommen Masse.

Aus diesem Grund wird es in der Größenordnung von 10 ^ 100 Jahren dauern, bis alle Schwarzen Löcher verdunstet sind, verglichen mit dem selbst Ihr nominales 100-Milliarden-Jahres-Intervall ein Tropfen im (kosmischen) Ozean ist.