Apakah ada ukuran maksimum untuk lubang hitam?

Sejauh yang saya mengerti, lubang hitam memancarkan radiasi Hawking dan mungkin gelombang gravitasi , yang seiring waktu menyebabkan mereka kehilangan massa dan akhirnya menguap setelah waktu yang hampir tak terduga. Saya juga membaca bahwa lubang hitam pada akhirnya mengalami kesulitan mendapatkan ukuran setelah titik tertentu karena gaya gravitasi yang bekerja dalam piringan akreditasi lubang hitam akhirnya dapat mulai mengeluarkan benda yang jatuh sebelum dapat diserap.

Sementara saya tahu lubang hitam bisa menjadi sangat besar, itu membuat saya bertanya-tanya apakah lubang hitam memiliki ukuran maksimum yang mungkin di mana mereka akan mulai memancarkan massa tambahan yang ditambahkan ke dalamnya. Atau bisakah lubang hitam secara efektif berkembang selamanya selama persediaan materi lebih besar dari efek radiasi dan ejeksi?

Apakah ada batas ukuran efektif untuk lubang hitam?

Seperti komentar David Hammen, daya yang dipancarkan melalui radiasi Hawking sebanding dengan . Dengan demikian skala waktu penguapan untuk black hole sebanding dengan . Ini berarti bahwa lubang hitam yang lebih masif jauh lebih stabil melawan penguapan daripada lubang hitam massa yang lebih rendah. M $M^{-2}$$M^3$

Masalah lain yang Anda sebutkan adalah tingkat terbatas yang dapat Anda "beri makan" lubang hitam. Ada umpan balik; saat gas dikompresi ke arah horizon peristiwa, ia menjadi panas dan memancarkan radiasi. Tekanan radiasi ini pada akhirnya dapat menyeimbangkan infal gravitasi ke dalam. Untuk pertambahan bola simetris mengarah ini ke batas Eddington , yang menetapkan maksimum tingkat pertambahan bola, di mana . Artinya, laju akresi maksimum sebanding dengan massa lubang hitam.$\dot{M}_{\rm max}\propto M$

Jika pertambahan terjadi pada batas Eddington maka massa lubang hitam tumbuh secara eksponensial dengan waktu dan dengan karakteristik skala waktu penggandaan sekitar 50 juta tahun (terlepas dari massa asli - lihat halaman Fisika SE ini untuk beberapa rincian matematis).

Jika lubang hitam terbatas pada tingkat pertambahan ini (meskipun ada beberapa bukti dari keberadaan quasar yang sangat bercahaya pada pergeseran merah yang tinggi bahwa mereka mungkin melebihi itu), maka massa lubang hitam maksimum akan tergantung pada usia alam semesta dan ukuran lubang hitam "benih" awal. Jika kita mengasumsikan massa awal 100 massa matahari, skala waktu dua kali lipat dari 50 juta tahun dan bahwa lubang hitam benih terbentuk 400 juta tahun setelah big bang (semua masuk akal, tetapi dapat diperebutkan), maka telah ada 266 skala waktu dua kali sejak dan black hole bisa saja tumbuh dengan faktor !$10^{80}$

Jelas tidak ada lubang hitam di mana pun di dekat massa ini di alam semesta yang dapat diamati - yang terbesar tampaknya adalah orde massa matahari. Pertumbuhan mereka dibatasi oleh persediaan makanan mereka. Lubang hitam supermasif ditemukan di pusat galaksi. Ada hubungan yang kurang dipahami antara massa lubang hitam dan massa tonjolan galaksi di mana. Rasio ini mencapai sekitar 1 persen untuk tonjolan paling masif (mis. Lihat Hu 2009 ; McConnell & Ma 2013 ). Karena galaksi elips masif paling masif berada pada orde massa matahari, ini tampaknya mengatur massa maksimum lubang hitam di alam semesta masa kini. 10 $10^{10}$$10^{12}$

Masa depan adalah spekulasi. Jika laju ekspansi kosmik terus meningkat, maka merger galaksi akan menjadi semakin tidak umum dan peluang untuk pertumbuhan lubang hitam lebih lanjut akan terbatas.

Apakah ada ukuran maksimum untuk lubang hitam?

Tidak.

Sejauh yang saya mengerti, lubang hitam memancarkan radiasi Hawking

Itulah yang dikatakan orang, tetapi kami tidak memiliki bukti aktual untuk radiasi Hawking. Namun, bahkan jika Hawking 100% benar, seperti yang dikatakan Rob, radiasi Hawking memiliki efek yang semakin berkurang karena black hole semakin besar dan semakin besar.

dan mungkin gelombang gravitasi

Lubang hitam sendiri tidak akan memancarkan apa pun.

yang seiring waktu menyebabkan mereka kehilangan massa dan akhirnya menguap setelah waktu yang hampir tak terduga.

Tidak ada bukti ilmiah bahwa black hole akan hilang. Namun ada bukti ilmiah bahwa lubang hitam itu ada. Pasti ada sesuatu yang sangat kecil dan sangat masif di pusat galaksi kita :

Saya juga membaca bahwa lubang hitam pada akhirnya mengalami kesulitan mendapatkan ukuran setelah titik tertentu karena gaya gravitasi yang bekerja dalam piringan akreditasi lubang hitam akhirnya dapat mulai mengeluarkan materi yang jatuh sebelum dapat diserap.

Ya, lubang hitam dikatakan "tersedak" jika mereka mencoba makan terlalu banyak sekaligus. Lihat artikel Physicsworld, lubang hitam supermasif berjuang untuk menelan Bima Sakti . Ada masalah lain yang harus dilakukan dengan gamma ray bursters yang berarti black hole adalah pemakan yang berantakan, tetapi mereka masih "makan", seolah-olah.

Sementara saya tahu lubang hitam bisa menjadi sangat besar, itu membuat saya bertanya-tanya apakah lubang hitam memiliki ukuran maksimum yang mungkin di mana mereka akan mulai memancarkan massa tambahan yang ditambahkan ke dalamnya. Atau bisakah lubang hitam secara efektif berkembang selamanya selama persediaan materi lebih besar dari efek radiasi dan ejeksi?

Yang terakhir. Bayangkan Anda berada di dekat lubang hitam supermasif. Ini sangat besar sehingga radiasi Hawking dapat diabaikan. Ini tidak memiliki disk akresi karena dimakan semuanya atau dihancurkan. Apa yang terjadi selanjutnya? Anda jatuh. Jadi lubang hitam itu semakin besar.

Apakah ada batas ukuran efektif untuk lubang hitam?

Tidak. Jika ada, dan lubang hitam dalam skenario di atas telah mencapai itu, Anda tidak akan jatuh.

Tidak ada ukuran teoritis maksimum pendek dari ukuran alam semesta. Tapi di alam tidak mungkin ada Lubang Hitam sebesar itu.

Lebih menarik, mungkin, adalah BH yang terbentuk secara alami. BH alami terbesar yang kita ketahui tentang BH supermasif di pusat galaksi. Ada hubungan yang sangat menarik yang kami amati: Massa Galactic BHs tidak pernah lebih dari sekitar 0,001 dari massa tonjolan pusat galaksi rumah mereka .

Kami belum mengerti - belum - secara terperinci mengapa hal ini terjadi, tetapi sangat diduga bahwa tonjolan galaksi dan BH pusatnya tumbuh pada saat yang sama dan berhenti tumbuh bersama. Pekerjaan pemodelan telah dilakukan yang membuat ini masuk akal, tetapi sejauh yang saya tahu tidak ada yang memiliki teori yang sepenuhnya memuaskan menjelaskan asal dan pertumbuhan mereka.

BH supermasif kadang-kadang bergabung setelah galaksi inangnya bergabung, meskipun dalam kebanyakan kasus mungkin belum cukup waktu untuk itu terjadi. (Kami tahu galaksi dengan beberapa SMBH di dalamnya.)

Menyatukan semua ini, BH terbesar yang ditemukan di alam akan beberapa kali lebih banyak dari 0,001 massa galaksi terbesar, dan akan terbentuk ketika beberapa galaksi besar bergabung dan SMBH mereka akhirnya juga bergabung.