ブラックホールには質量の上限または下限がありますか?


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Natarajan&Treister(2008)は、でのブラックホールの質量の実際的な上限を説明しています。これはすべてブラックホールと近隣の物質との相互作用によるものです。1010M

しかし、一般相対論におけるブラックホールの理論的な上限質量はありますか?より具体的には、解決策はこれを注記していますか?これは、説明されているブラックホールが永遠なのか、時間によって変化するのか、静的なのか、回転するのか、帯電したのか、帯電していないのかなどに依存しますか?

同様に、いずれかのメトリクスは質量の下限を記録していますか?電子の質量を持つブラックホールが存在することは可能でしょうか(任意の時点で、ホーキング放射は別として)。


電子質量のブラックホールについて話すことは、いくつかの奇妙な物理学に入り込み、私たちが行く長い道のりがあることを示しています。通常、電子はQMでは点粒子として記述されます。つまり、電子は質量がシュヴァルツシルト半径の内部にあるため、技術的にはブラックホールでもあります。明らかに電子はブラックホールではないため、極端な領域でこれらのさまざまな相反する理論を使用することの難しさが明らかになります。この良い質問に本当に良い答えがあるかどうかはわかりません。
ゼファー2016年

@zephyr電子は、量子力学ではサイズがありません。サイズの概念は、これらのスケールではあまり意味がありません。
サーカンファレンス16年

それが私の肝心なことでした。
ゼファー

qzephyr:電子にも角運動量と電荷があります。これら2つの変数は、ブラックホールの形成に影響を与えます。あなただけの頑固電子の古典シュバルツシルト半径を計算しようとすると、負の値を取得します(つまり、全くブラックホールません)
JK -復活モニカ

回答:


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従来の一般相対性理論では、ブラックホールは問題なく任意のサイズ(質量)で存在できます。上限は宇宙の利用可能な質量によって与えられ、理論的な下限はありません。

質問ですでに述べたように、ホーキング放射のような量子効果は安定したブラックホールに下限を設定しました。質量が低すぎるものは、急速に崩壊して放射線になります。


-1

1010M

たぶん、ある日、量子重力がそれについて何かを言うことを学ぶでしょう。興味深いことに、超大質量、恒星、中間および超大質量のブラックホールの質量は、プランクの質量よりはるかに大きく、約1グラムです。問題は、量子重力は非常に大規模なものではなく、非常に大規模な非常に小さな(非常に密度の高い)オブジェクトにのみ適用されると考えることです。実際、どの人もプランクの質量よりはるかに大きな質量を持っていますが、それは「集中」していません。非常に小さな領域に質量が集中している場合、スーパーストリング理論を除いて、量子ゆらぎと振幅を処理する方法がわかりません。もう1つの関連する質問は、任意の密度のブラックホールを持つことができるかどうかです。繰り返しになりますが、前述したように、ホーキング放射のような量子過程を考慮する必要があります...しかし、トランスプランク問題と呼ばれる微妙な点があります。原則として、ブラックホールが蒸発すると、ブラックホールはますます小さくなります。たとえば、特定のサイズでは、波長はプランクの長さより短くなります。ブラックホールの最終的な運命、つまりブラックホールと宇宙全体の運命(時空でさえも準安定で暫定的/過渡的な状態である可能性がある)の運命に答える前に、量子重力の決定的な理論を期待する必要があります。

M˙=kM=M/τ
k=41016s1

M=M0exp(kt)

M0=10MMf1010M1010M不安定で材料を排出します。もちろん、他の議論がない場合、上記の議論は原則として上限を提供しません。クエーサーとジェットに関連する他の考慮事項のみが適用されるようです。しかし、この問題は天体物理学における議論のホットなトピックです。一方、最小(または最小)ブラックホールの質量も謎です。マクロスケールでは、3-5太陽質量よりも小さいブラックホール(星のブラックホール)は見つかりませんでした。ただし、原始ブラックホールまたはマイクロブラックホールは、銀河のクラスターやその他の部分に暗黒物質の一部を隠してしまう可能性があります。繰り返しになりますが、唯一のヒントは、インフレのアイデア、天文学的な測定値、実験的な限界です(最近では、暗黒物質が完全にブラックホールになる確率が分析されていますが、そうではないという証拠もあります:


これは実際には問題に対処していません。
Peter Erwin、

書き換えられた引数...
riemannium

いくつかの数値とエディントン極限仮説を使用して...
riemannium
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