Agujero negro como capa esférica gravitatoria. ¿Por qué no?

El problema con este modelo del campo gravitacional (un problema que fue notado por primera vez por Einstein) es que algo necesita evitar que la capa de masa se derrumbe sobre sí misma. La forma más sencilla de intentar hacer esto es suponer que la capa de masa está realmente formada por muchos cuerpos en órbitas circulares alrededor del centro de masa. Esto funciona bien, siempre que el radio del caparazón sea mayor que el radio de Schwarzschild.$R_{S}=\frac{2GM}{c^{2}}$(el radio del horizonte de eventos); sin embargo, a medida que el radio se acerca$R_{S}$, la velocidad orbital de las partículas se aproxima$c$, lo cual es imposible. (Si intenta hacer que el caparazón sea sólido, se encuentra con un problema similar con la velocidad de las ondas acústicas que pueden propagarse a lo largo del caparazón sólido).

Einstein concluyó, sobre la base de este tipo de cálculo, que los agujeros negros no eran posibles. Sin embargo, eso no es del todo correcto. Lo que no es posible es que haya un agujero negro estático (como el modelo de capa de masa). No existe un vector Killing similar al tiempo en el espacio-tiempo de Schwarzschild, porque en el horizonte de eventos, la variable$t$cambia de temporal a espacial. (Y$r$se vuelve temporal; esto representa el hecho de que si estás cayendo en el agujero negro, una ubicación a menor$r$debe estar en su futuro.)

En el caso de un agujero de Kerr, ya no tienes la simetría esférica o el teorema de Birchoff para asegurarte de que una capa delgada de masa$M$producirá el mismo campo que el propio agujero negro. Esto, combinado con el hecho de que la forma de un Kerr Horizon es, en sí misma, un poco complicada (si$a > \sqrt{3}/2$, el horizonte ni siquiera se incrusta en el espacio plano 3d), esta propuesta se vuelve un poco complicada de establecer en GR puro.

La formación de un Agujero Negro es realmente una extensión de la Ley de Conservación de Madame Noether... donde una masa desorganizada de partículas, en un estado de caos tridimensional, queda sujeta a un proceso cuántico-mecánico que transforma 'homomórficamente' este estado caótico en un 2 estado dimensional que tiene perfecta simetría y equilibrio de Noether. Este estado transformado consiste únicamente en radiación confinada a la superficie de una esfera de Schwarzschild... en otras palabras: un agujero negro.

A la naturaleza le encanta transformar la materia (energía) en un paquete de tamaño mínimo (una esfera de Schwarzschild) en el que la densidad de energía y la gravedad han alcanzado los valores máximos que la naturaleza permitirá y están confinados a la superficie de un límite de Schwarzschild en forma de radiación. ¿Cómo logra la naturaleza este cambio de fase único de materia a radiación?

• Advertencia: se acerca un experimento mental sin educación... Sí, pero en una escala cosmológica, no en la pequeña escala limitada de la que la gente está hablando aquí. El universo en sí es un agujero negro esférico masivo. Las fluctuaciones cuánticas que crearon toda la materia que vemos como el universo observable son una especie de síntoma menor del agujero negro de capa esférica en expansión que creó el Big Bang. A medida que la fluctuación que llamamos big bang se expandió, comprimió la materia que tenía enfrente (lo que sugiere que este universo es solo uno dentro de un nido infinito) durante algún tiempo hasta que llegó a un punto en el que el frente de choque colapsó y creó una capa esférica negra en expansión. agujero. En ese momento, la esfera continuó expandiéndose y comenzó a estirar el espacio-tiempo dentro de ella, y esta es la realidad que experimentamos hoy. El caparazón en sí solo alcanzará su límite cuando su velocidad de expansión alcance c. En ese momento su masa será infinita y estará madura para que nazca otra concha.