黑洞的霍金级联极为稀疏
摘要
黑洞的霍金辐射流（至少从渐近无穷远处看）极为稀疏稀薄，相继霍金量子发射之间的平均时间远大于由发射量子能量设定的自然时间尺度。尽管这一结果已为人知30余年，却在很大程度上被遗忘了。我们将聚焦于早期低温情形，并将数值估计与基于朴素普朗克谱的半解析近似相比较。首先，我们将确定几个自然的无量纲优值指标，从而将相继霍金量子发射的平均时间与几个不同但相当自然、可与发射量子相关联的时间尺度进行比较，证明对于Schwarzschild黑洞发射无质量量子，非常大的比值是典型的。此外，这些比值在黑洞缓慢演化时与其质量无关。然后我们将展示，对于更一般的Reissner-Nordstrom黑洞和广义“脏”黑洞，情况更糟，只要周围物质满足某些合适的能量条件。对于Kerr和Kerr-Newman黑洞（甚至对于Reissner-Nordstrom黑洞的带电粒子发射）情况则复杂得多，并取决于对超辐射模式的仔细考量。总体而言，可见霍金量子正以极缓慢的二体衰变级联形式一个一个地从黑洞中滴落而出。其中之一是，这意味着霍金辐射流受到“散粒噪声”影响。在观测上，霍金辐射流的普朗克谱只能通过收集并在极长时间尺度上积分数据来确定。最后我们将这些要点联系回霍金蒸发过程的各种运动学方面。
引用
@article{arxiv.1506.03975,
title = {The Hawking cascade from a black hole is extremely sparse},
author = {Finnian Gray and Sebastian Schuster and Alexander Van-Brunt and Matt Visser},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.03975},
year = {2017}
}
备注
V1: 15 pages, 24 references. V2: Significantly revised. Now 24 pages, 3 tables, and 33 references. Added discussion on the limitations of a simple blackbody spectrum for modelling Hawking radiation. Added discussion of numerical estimates based on including the effect of greybody factors. We have also carefully separated out the distinct effects of non-super-radiant and super-radiant modes