Existe-t-il une taille maximale pour un trou noir?

Autant que je sache, les trous noirs rayonnent le rayonnement de Hawking et probablement les ondes de gravité , ce qui au fil du temps leur fait perdre de la masse et finit par s'évaporer après des périodes de temps presque insondables. J'ai également lu que les trous noirs ont éventuellement du mal à prendre de la taille après un certain point, car les forces gravitationnelles travaillant dans le disque d'accréditation d'un trou noir peuvent éventuellement commencer à éjecter la matière en chute avant d'être absorbée.

Bien que je sache que les trous noirs peuvent devenir assez massifs, cela m'amène à me demander si les trous noirs ont une taille maximale possible où ils commenceront à rayonner immédiatement toute masse supplémentaire qui y est ajoutée. Ou un trou noir peut-il effectivement s'étendre pour toujours tant que l'apport de matière est supérieur aux effets du rayonnement et de l'éjection?

Existe-t-il effectivement une limite de taille pour les trous noirs?

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

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

Si l'accrétion se déroule à la limite d'Eddington, la masse du trou noir croît de façon exponentielle avec le temps et avec une échelle de temps de doublement caractéristique d'environ 50 millions d'années (indépendamment de la masse d'origine - voir cette page Physique SE pour certains détails mathématiques).

$10^{80}$

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

L'avenir est de la spéculation. Si le taux d'expansion cosmique continue d'accélérer, les fusions de galaxies deviendront de plus en plus rares et les possibilités de croissance future du trou noir seront limitées.

Existe-t-il une taille maximale pour un trou noir?

Non.

Autant que je sache, les trous noirs rayonnent le rayonnement de Hawking

C'est ce que les gens disent, mais nous n'avons aucune preuve réelle de rayonnement Hawking. Cependant, même si Hawking était correct à 100%, comme l'a dit Rob, le rayonnement de Hawking a de moins en moins d'effet à mesure que le trou noir s'agrandit de plus en plus.

et probablement des ondes de gravité

Un trou noir à lui seul n'en émettra pas.

ce qui au fil du temps leur fait perdre de la masse et finit par s'évaporer après des périodes de temps presque insondables.

Il n'y a aucune preuve scientifique qu'un trou noir va disparaître. Cependant, il existe des preuves scientifiques de l'existence de trous noirs. Il y a définitivement quelque chose de très petit et de très massif au centre de notre galaxie :

J'ai également lu que les trous noirs ont éventuellement du mal à prendre de la taille après un certain point, car les forces gravitationnelles travaillant dans un disque d'accréditation des trous noirs peuvent éventuellement commencer à éjecter la matière en chute avant d'être absorbée.

Oui, les trous noirs sont censés "s'étouffer" s'ils essaient de manger trop à la fois. Voir l'article de physicsworld Le trou noir supermassif a du mal à avaler la voie lactée . Il y a d'autres problèmes avec les bursters à rayons gamma, ce qui signifie que les trous noirs sont des mangeurs en désordre, mais ils "mangent" quand même.

Bien que je sache que les trous noirs peuvent devenir assez massifs, cela m'amène à me demander si les trous noirs ont une taille maximale possible où ils commenceront à rayonner immédiatement toute masse supplémentaire qui y est ajoutée. Ou un trou noir peut-il effectivement s'étendre pour toujours tant que l'apport de matière est supérieur aux effets du rayonnement et de l'éjection?

C'est ce dernier. Imaginez que vous êtes près d'un trou noir supermassif. Il est si massif que tout rayonnement Hawking est négligeable. Il n'a pas de disque d'accrétion parce qu'il a tout mangé ou qu'il a emporté. Que se passe-t-il ensuite? Vous tombez dedans . Alors ce trou noir s'agrandit.

Existe-t-il effectivement une limite de taille pour les trous noirs?

Si c'était le cas et que le trou noir dans le scénario ci-dessus l'avait atteint, vous ne tomberiez pas.

Il n'y a pas de taille théorique maximale inférieure à la taille de l'univers. Mais il n'y a aucun moyen dans la nature qu'un trou noir aussi gros puisse se former.

Les BH qui se sont formés naturellement sont peut-être plus intéressants. Les plus grands BH naturels que nous connaissons des BH supermassifs dans les centres galactiques. Il existe une relation très intéressante que nous avons observée: la masse des BH galactiques n'est jamais supérieure à environ 0,001 de la masse du renflement central de leur galaxie d'origine .

Nous ne comprenons pas - encore - en détail pourquoi il en est ainsi, mais on soupçonne fortement qu'un renflement galactique et son BH central grandissent en même temps et arrêtent également de croître ensemble. Un travail de modélisation a été effectué, ce qui rend cela plausible, mais pour autant que je sache, personne n'a une théorie pleinement satisfaisante expliquant leur origine et leur croissance.

Les BH supermassifs fusionnent parfois après la fusion de leurs galaxies hôtes, bien que dans la plupart des cas, il n'y ait probablement pas eu assez de temps pour que cela se produise. (Nous connaissons des galaxies contenant plusieurs SMBH.)

Tout cela mis ensemble, les plus grands BH trouvés dans la nature seront quelques fois plus de 0,001 de la masse des plus grands renflements galactiques, et se formeront lorsque plusieurs galaxies particulièrement grandes fusionneront et que leurs SMBH finiront également par fusionner.