なぜブラックホールは非常に冷たいのですか？

「宇宙で最も巨大なブラックホール、数百万回の太陽の数学[sic]を持つ超大質量ブラックホールは、1.4 xケルビンの温度になります。それは低いです。ほぼ絶対零度ですが、太陽の質量のブラックホールの温度は0.00000006ケルビンしかないかもしれません。」$10^{-14}$

2016年9月5日、フレイザーカイン、ユニバーストゥデイ

ブラックホールは、あらゆる形態のエネルギーを吸収します。エネルギーを吸収すると温度が上がるはずですが、それでも非常に低温です。なぜですか？

一般相対性理論（GR）だけでは、ブラックホール（BH）のイベントホライズンはノーリターンのポイントです。イベントホライズンを通過したものはすべて失われて永久に消え、何も出てきません。したがって、GRのみでは、BHは完全に黒色であり、温度はまったくありません。

これが、BHによる放射線（または他の何か）の吸収が温度を上げない理由です-飲み込まれて失われるだけです。（質量、角運動量、電荷は残っていますが、それだけです。無毛定理を参照してください。）

（注：BH を囲む降着円盤は非常に高温になる可能性がありますが、それはまったく別のことです。）

スティーブンホーキングは、量子力学をBHに適用すると、BH がランダムなスプレーの放射を放出すること、およびその放射が黒体が放出するもの、つまり黒体放射であることを発見しました。これはホーキング放射と呼ばれます。

黒体放射は単に放射の完全な吸収体の熱放射であり、BHにはゼロ以外の温度があるという避けられない結論につながります。興味深いことに、ホーキングの分析では、BHの有効温度はその質量に反比例し、太陽質量BH（実際の証拠としては最小）の温度は約0.00000006 Kです。ゼロではない。

直感的には、太陽質量BH は放射を吸収するため、冷たくなることに注意してください。それが吸収するあらゆる放射線（または他の何か）はその質量を増加させ、より高い質量のBHはより低温であるため、1つにダンプするエネルギーが多いほど、それはより低温になります！

あなたはすでにいくつかの非常に良い答えを得ました。私はこれを指摘したいだけです：

ブラックホールの「温度」は、単なる「発言の方法」に似ています。通常理解されているような温度ではありません。

ブラックホールの近くの真空が粒子の流れを作り、ブラックホールの重力からエネルギーを借りてこれらの粒子を生成するというホーキング放射と呼ばれるこのプロセスがあります。そのため、ブラックホールは放射を「放出」するように見えます。これは放射なので、理論的にはその温度を測定できます。しかし、それはホーキング放射の温度です。

明らかに、温度計をブラックホールに突き刺すことはできませんでした。

ブラックホールは、あらゆる形態のエネルギーを吸収します。エネルギーを吸収すると温度が上がるはずですが、それでも非常に低温です。なぜですか？

無限の重力時間の膨張のため。理解しておくべきことは、温度は運動の尺度であることです。高温ガスとは、分子が平均して低温ガスよりも速く移動するガスです。ウィキペディアの温度に関する記事を参照して、次の点に注意してください。「最も冷たい理論温度は絶対零度であり、この温度で物質内のすべての基本粒子の熱運動は最小に達します」。重力による時間の遅れは、物事の動きが遅くなることを意味します。重力による時間の膨張が無限大の場合、物事はまったく動いていません。これが、ブラックホールがもともと冷凍星として知られていた理由です。

スティーブンホーキングは1972年にブランドンカーターとジムバーディーンと一緒に論文を書きました。絶対ゼロ」。

ロバートウォルドはブラックホールの物理学でもほとんど同じことを言っています。69ページで彼は古典的なブラックホールの物理学で「κはブラックホールの物理的温度とは何の関係もない。それは合理的な基準で絶対ゼロである」と述べた。

ブラックホールはホーキング放射のおかげで効果的な温度を持っていると言われていますが、フレーザーカインが言ったように、それは非常に低いです。そしてマークが言ったように、「GRだけでは、BHは完全に黒く、まったく温度がありません」。さらに重要なことに、ホーキング放射線はイベントの地平線の外から放出されると言われています。つまり、実際にはブラックホールの温度ではありません。「BHを囲む降着円盤が実際に非常に高温になる可能性がある」のと同じように、実際にはブラックホールの温度ではありません。

ブラックホールは放射します、ホーキング放射を参照してください。そして、彼らが吸収する物質が多いほど、彼らはより寒くなる

ブラックホールが蒸発するためには、エネルギーがポテンシャルウェルから完全に逃れる必要があります。かなり大雑把な例えをするために、地球の表面からロケットを発射した場合、脱出速度を下回ると、ロケットは最終的に後退します。ロケットは、地球から完全に脱出するために、脱出速度よりも大きな速度を持つ必要があります。

ブラックホールを検討する場合、脱出速度ではなく、重力による赤方偏移を検討します。赤方偏移は、出力放射のエネルギーを低減するため、イベントの地平線近くのより高温の真空状態によって放出される放射のエネルギーを低減します。赤方偏移が無限大の場合、放射された放射は赤方偏移して何もない状態になり、この場合、ホーキング放射はありません。赤方偏移が有限のままである場合、放出された放射は空間無限大に近づいても非ゼロのエネルギーを持っています。この場合、いくらかのエネルギーがブラックホールから逃げ出し、これがホーキング放射と呼ばれるものです。このエネルギーは、最終的にはブラックホールの質量エネルギーに由来するため、ブラックホールの質量/エネルギーは、逃げた量または放射線によって減少します。ブラックホールの出来事の地平線の内側で起こる熱生成反応を調整することができます。たとえば、2つの冷たい物質の塊を軌道に落とし、地平線の内側で衝突させて熱を発生させることができます。地平線のために衝突からの熱が外部の観測者に見えないことを除いて、この点で地平線の内側の時空について特別なことは何もありません。この領域の異常な点は、短時間で（オブジェクトが経験するように）それら（および熱放出）が特異点を満たし、この時点では何が起こるかを説明する理論がないことです。領域のトポロジーは、特異点が空間内の場所よりも特定の時点に近いようなものであるため、内部空間に長引く熱も、特異点の温度の感覚もありません。

イベントの地平線は、それらを横切るものがエネルギーか問題かを気にしません。降着円盤とジェットの理由は異なります。形成される星のような非ブラックホールオブジェクトと中性子星にも円盤とジェットがあります。基本的にディスクは、物質が相互作用し、乱流相互作用によって角運動量とポテンシャルエネルギーをゆっくりと放出するために発生し、ジェットは、結果として生じるプラズマが強い磁場を生成し、赤道方向の放射線を遮断するために発生します。

私はいくつかの答えのようなものを参考にしています。ジョン・レニー。 /physics/251385/an-explanation-of-hawking-radiation/252236#252236

And Anders Sandberg's

/physics/476882/can-there-be-temperature-inside-of-a-massive-black-hole/476896#476896