Imagine una estrella muy pesada (decenas de masas solares) en sus momentos finales antes de colapsar para formar un agujero negro. La fuerza gravitacional ejercida por el peso de la estrella supera la presión de degeneración de neutrones y la estrella continúa colapsando hacia adentro hasta que la velocidad de escape en algún radio de la estrella excede la velocidad de la luz. Ahora haz una pausa en el momento exacto en que esto sucede.
¿Estoy en lo correcto al pensar que en este punto tenemos un agujero negro, ya que hay un radio en el que la luz no podría escapar? Si la respuesta es sí, por lo que entiendo, este agujero negro debe tener una singularidad. Suponiendo que una singularidad solo puede existir detrás de un horizonte de eventos, esta singularidad debe haber surgido en este momento exacto.
Mi pregunta es doble:
Disculpas si la pregunta es ingenua. ¡Solo soy un inocente curioso en lugar de un experto!
De acuerdo con la hipótesis de la censura cósmica, se supone que todas las singularidades están detrás de los horizontes. Esto no es lo mismo que decir "todos los horizontes contienen una singularidad".
Las soluciones de agujeros negros a las ecuaciones de Einstein (que contienen singularidades) son todos espaciotiempos vacíos estacionarios . Estacionario significa que el espacio-tiempo no depende explícitamente del tiempo. El espacio-tiempo sigue siendo el mismo para todo el tiempo. Vacío significa que no hay materia en ninguna parte del espacio-tiempo. Como una estrella colapsa para formar un agujero negro, el espacio-tiempo es dinámico y hay materia. Si esperamos lo suficiente, el espacio-tiempo se asentará en una solución de agujero negro estacionario (de acuerdo con el teorema sin cabello ). Eventualmente, todo el asunto colapsará en un solo punto. Esto no quiere decir que en el instante en que se forma el horizonte aparezca la singularidad.
Si imaginamos una estrella colapsando para formar un agujero negro, en algún momento la materia colapsada alcanza un tamaño crítico donde toda la materia está dentro del radio de Schwarzschild. El horizonte se forma, pero ¿dónde está la materia? Está todo dentro del horizonte, muy cerca de donde estaba justo antes de que se formara el horizonte. A medida que pasa el tiempo, la materia continúa colapsando, eventualmente formando un punto de densidad infinita (si el GR clásico es correcto) y curvatura infinita, la singularidad.
Uno podría imaginar una teoría diferente de la gravedad donde algún efecto de gravedad cuántica proporciona una fuerza de presión más fuerte que la presión de degeneración de neutrones y detiene el colapso antes de que se forme la singularidad. Si toda la materia está dentro del horizonte cuando esto sucede, sería muy difícil (imposible para GR clásico) diferenciar entre este estado y un agujero negro. Este sería un objeto con un horizonte, pero sin singularidad en absoluto.
Juan Rennie
ProfRob
acernina