¿Hay un tamaño máximo para un agujero negro?

Según tengo entendido, los agujeros negros irradian radiación de Hawking y probablemente ondas de gravedad , lo que con el tiempo hace que pierdan masa y eventualmente se evaporen después de cantidades de tiempo casi insondables. También he leído que los agujeros negros eventualmente tienen dificultades para ganar tamaño después de cierto punto porque las fuerzas gravitacionales que trabajan en el disco de acreditación de un agujero negro pueden eventualmente comenzar a expulsar la materia que cae antes de que pueda ser absorbida.

Si bien sé que los agujeros negros pueden volverse bastante masivos, eso me lleva a preguntarme si los agujeros negros tienen un tamaño máximo posible donde comenzarán a irradiar inmediatamente cualquier masa adicional que se le agregue. ¿O puede un agujero negro expandirse efectivamente para siempre, siempre y cuando el suministro de materia sea mayor que los efectos de la radiación y la eyección?

¿Existe efectivamente un límite de tamaño para los agujeros negros?

$M^{-2}$$M^3$

$\dot{M}_{\rm max}\propto M$

Si la acumulación continúa en el límite de Eddington, entonces la masa del agujero negro crece exponencialmente con el tiempo y con una escala de tiempo característica de duplicación de alrededor de 50 millones de años (independiente de la masa original; consulte esta página de Física SE para obtener algunos detalles matemáticos).

$10^{80}$

$10^{10}$$10^{12}$

El futuro es especulación. Si la tasa de expansión cósmica continúa acelerándose, las fusiones de galaxias serán cada vez menos comunes y las oportunidades para un mayor crecimiento de agujeros negros serán limitadas.

¿Hay un tamaño máximo para un agujero negro?

No.

Por lo que yo entiendo, los agujeros negros irradian radiación de Hawking

Eso es lo que dice la gente, pero no tenemos evidencia real de la radiación de Hawking. Sin embargo, incluso si Hawking era 100% correcto, como dijo Rob, la radiación de Hawking tiene cada vez menos efecto a medida que el agujero negro se hace más y más grande.

y probablemente ondas de gravedad

Un agujero negro por sí solo no emitirá ninguno.

que con el tiempo hace que pierdan masa y eventualmente se evaporen después de un tiempo casi insondable

No hay evidencia científica de que un agujero negro desaparezca. Sin embargo, hay evidencia científica de que existen agujeros negros. Definitivamente hay algo muy pequeño y muy masivo en el centro de nuestra galaxia :

También he leído que los agujeros negros eventualmente tienen dificultades para aumentar de tamaño después de cierto punto porque las fuerzas gravitacionales que trabajan en un disco de acreditación de agujeros negros pueden eventualmente comenzar a expulsar la materia que cae antes de que pueda ser absorbida.

Sí, se dice que los agujeros negros se "ahogan" si intentan comer demasiado a la vez. Vea el artículo de physicsworld El agujero negro supermasivo lucha por tragarse la Vía Láctea . Hay otros problemas que tienen que ver con los emisores de rayos gamma, lo que significa que los agujeros negros son comedores desordenados, pero todavía "comen", por así decirlo.

Si bien sé que los agujeros negros pueden volverse bastante masivos, eso me lleva a preguntarme si los agujeros negros tienen un tamaño máximo posible donde comenzarán a irradiar inmediatamente cualquier masa adicional que se le agregue. ¿O puede un agujero negro expandirse efectivamente para siempre, siempre y cuando el suministro de materia sea mayor que los efectos de la radiación y la eyección?

Es lo último. Imagina que estás cerca de un agujero negro supermasivo. Es tan masivo que cualquier radiación de Hawking es insignificante. No tiene disco de acreción porque se lo ha comido todo o lo ha volado. ¿Qué pasa después? Te caes. Entonces ese agujero negro se hace más grande.

¿Existe efectivamente un límite de tamaño para los agujeros negros?

No. Si lo hubiera, y el agujero negro en el escenario anterior lo hubiera alcanzado, no caerías.

No hay un tamaño teórico máximo por debajo del tamaño del universo. Pero no hay forma en la naturaleza de que se pueda formar un Agujero Negro tan grande.

Más interesantes, quizás, son los BH que se formaron naturalmente. Los BH naturales más grandes que conocemos de los BH supermasivos en los centros galácticos. Hemos observado una relación muy interesante: la masa de BH galácticos nunca es más de aproximadamente 0.001 de la masa del bulbo central de su galaxia de origen .

No entendemos, todavía, en detalle por qué esto es así, pero se sospecha que un bulto galáctico y su BH central crecen al mismo tiempo y también dejan de crecer juntos. Se ha realizado un trabajo de modelado que hace que esto sea plausible, pero que yo sepa, nadie tiene una teoría completamente satisfactoria que explique su origen y crecimiento.

Los BH supermasivos a veces se fusionan después de que se fusionan sus galaxias anfitrionas, aunque en la mayoría de los casos probablemente no ha habido suficiente tiempo para que eso suceda. (Sabemos de galaxias con múltiples SMBH en ellas).

En conjunto, los BH más grandes que se encuentran en la naturaleza serán varias veces más de 0.001 de la masa de los bultos galácticos más grandes, y se formarán cuando varias galaxias especialmente grandes se fusionen y sus SMBH eventualmente también se fusionen.