Apakah ada batas massa atas atau bawah untuk lubang hitam?

Natarajan & Treister (2008) menjelaskan batas atas praktis untuk massa lubang hitam di$\sim 10^{10} M_\odot$. Ini semua karena interaksi lubang hitam dengan materi di dekatnya.

Namun, apakah ada batas massa teoretis atas untuk lubang hitam dalam relativitas umum? Lebih khusus lagi, apakah ada solusi yang mencatat hal ini? Apakah ini tergantung pada apakah lubang hitam yang dijelaskan adalah abadi atau varian waktu, statis atau berputar, diisi atau tidak diisi, dll.?

Demikian pula, apakah ada metrik yang mencatat batas massa yang lebih rendah? Mungkinkah lubang hitam dengan massa elektron ada (kapan saja, mengesampingkan radiasi Hawking)?

Dalam Relativitas Umum klasik, lubang hitam dapat eksis dalam berbagai ukuran (massa) tanpa masalah. Batas atas diberikan oleh massa alam semesta yang tersedia dan tidak ada batas bawah teoretis.

Seperti yang telah disebutkan dalam pertanyaan, efek kuantum seperti radiasi Hawking menetapkan batas yang lebih rendah pada lubang hitam yang stabil; yang memiliki massa terlalu rendah akan cepat membusuk menjadi radiasi.

Penemuan TON 618 telah menciptakan spesies lubang hitam baru (sudah sidik jari oleh inti M87 atau bahkan IC1101): lubang hitam ultramassive dengan massa lebih besar dari $10^{10}M_\odot$. Seperti yang dikatakan dalam jawaban sebelumnya, dalam pengaturan klasik, tidak ada batas atas dari massa lubang hitam (saya tidak begitu yakin jika Anda mendapatkan teori di luar Relativitas Umum bahkan dalam pengaturan klasik).

Mungkin, suatu hari kita akan belajar bahwa gravitasi kuantum mengatakan sesuatu tentang itu. Menariknya, setiap lubang hitam supermasif, bintang, menengah dan ultramassive memiliki massa jauh lebih besar daripada massa Planck, tentang mikrogram. Masalahnya adalah kita berpikir gravitasi quantum hanya berlaku untuk objek SANGAT MASSIVE TINY (sangat padat), bukan hanya untuk yang sangat masif. Memang, setiap orang memiliki massa yang jauh lebih besar daripada massa Planck, tetapi tidak "terkonsentrasi". Ketika Anda memiliki massa terkonsentrasi di daerah yang sangat kecil, kami tidak tahu bagaimana menangani fluktuasi kuantum dan amplitudo kecuali dengan teori superstring. Pertanyaan terkait lainnya, adalah apakah Anda dapat memiliki lubang hitam DENSITAS apa pun. Sekali lagi, seperti yang dikatakan, Anda perlu mempertimbangkan proses kuantum seperti radiasi Hawking, ... Namun, ada titik halus, yang disebut masalah transplanckian. Pada prinsipnya, karena lubang hitam menguap semakin kecil dan lebih kecil, seperti pada ukuran tertentu panjang gelombang akan lebih rendah dari panjang Planck. Kita harus mengharapkan teori gravitasi kuantum yang pasti sebelum menjawab nasib akhir dari lubang hitam dan dengan demikian, takdir keduanya: lubang hitam dan seluruh alam semesta (bahkan ruangwaktu dapat menjadi metastable dan sementara / transisional).

Seberapa besar lubang hitam yang terbentuk dari keruntuhan bintang masif tumbuh dalam 1 Gyr? Misalkan lubang hitam bisa tumbuh secepat mungkin. Misalkan, saat ini, itu memenuhi batas Eddington. Kemudian, hukum eksponensial menindaklanjuti:

Plugin ke formula ini $M_0=10M_\odot$ dan nilai k, Anda mendapatkan bahwa massa maksimum yang dihasilkannya berada dalam kisaran BH ultra-masif, yaitu, $M_f\sim 10^{10}M_\odot$untuk skala waktu sekitar 1 Gyr (perlu diketahui, jumlahnya rumit). Tentu saja, batas transEddington rumit, tetapi ada beberapa alasan untuk meyakini lubang hitam lebih besar dari$10^{10}M_\odot$tidak stabil dan mengeluarkan material. Tentu saja, dengan tidak adanya argumen lain, argumen di atas TIDAK memberikan batas atas pada prinsipnya. Hanya pertimbangan lain yang berhubungan dengan quasar dan jet yang berlaku. Tetapi masalah ini adalah topik hangat perdebatan dalam astrofisika. Di sisi lain, massa lubang hitam minimal (atau terkecil) juga merupakan misteri. Dalam skala makro, kami TIDAK menemukan lubang hitam lebih kecil dari 3-5 massa matahari (lubang hitam bintang). Namun, lubang hitam primordial atau lubang microblack bisa membuat beberapa bagian dari materi gelap tersembunyi di kelompok dan bagian lain dari galaksi. Sekali lagi, satu-satunya petunjuk adalah ide inflasi, langkah-langkah astronomi dan batas eksperimental (baru-baru ini, telah dianalisis kemungkinan materi gelap menjadi lubang hitam sepenuhnya, tetapi beberapa bukti tampaknya mengatakan bahwa itu tidak terjadi: