¿Cuál es la forma de un agujero negro?

Un agujero negro estacionario sin carga se describe en la métrica de Schwarzschild:

El horizonte de sucesos está en$r = 2GM/c^2$, donde el$dr^2$término tiende al infinito, por lo que es una superficie de constante$r$es decir, es de hecho una esfera.

Su analogía con el agujero del tapón proviene de ver representaciones 2D de la geometría del agujero negro en los libros de texto. Esto solo pretende ser una analogía y es algo engañoso. La métrica le dice cómo se ve realmente la geometría.

Un agujero negro estacionario pero cargado en realidad tiene dos horizontes de eventos, y ambos son esféricos. El agujero negro giratorio también tiene dos horizontes de eventos. El exterior es un esferoide achatado: tendría que irme y buscar la forma del interior.

No conozco ningún sistema que tenga un horizonte de eventos con forma de cilindro, aunque no descartaría la posibilidad de que un sistema con forma adecuada pueda tener un horizonte de eventos con forma de cilindro infinitamente largo, es decir, sin extremos.

Para agregar a la respuesta de John: el agujero negro con momento angular distinto de cero está representado por la métrica de Kerr . Su horizonte es una superficie esférica, pero también tiene una superficie especial: la ergosfera que es un esferoide achatado que toca el horizonte en dos 'polos'. El teorema de la ausencia de cabello de la física de los agujeros negros les impide tener formas más complicadas, porque tal forma habría generado "pelos" perceptibles que los observadores externos podrían sentir.

El agujero negro cilíndrico sería la llamada solución de cuerda negra . Esto no existe en la relatividad general ordinaria, sin embargo, aparecen como soluciones en las generalizaciones dimensionales superiores de GR (donde la dimensión espacio-temporal D>4). Estos tienen horizontes 'forma' de múltiples$\mathrm{R}\times S_k$(o$S_1 \times S_k$si la dimensión a lo largo de la cuerda se compacta,$S_k$es una k-esfera).

Además, tales generalizaciones de dimensiones superiores de la relatividad general tienen soluciones de branas negras que tienen geometrías de horizonte de$R^p \times S_k$.

Otro tipo de geometría de agujero negro 'extraña' ocurre dentro del contexto del mundo brana . Si nuestro mundo está representado por una membrana en algún espacio de dimensiones superiores, ¿cuál sería la geometría de dimensiones superiores de los agujeros negros en nuestro mundo? La respuesta podría ser el hilo negro mencionado anteriormente (intersectando nuestro mundo) o algo así como el panqueque negro incrustado en nuestra brana.

El horizonte de eventos de un agujero negro que no gira es esférico. La ilustración del "pozo" representa el pozo gravitatorio creado por el agujero. Demuestra la "deformación" del espacio-tiempo descrita por las ecuaciones de la relatividad general.