El nuevo artículo de Hawking de enero de 2014 ( arXiv:1401.5761v1 ) afirma en la página 3:
La ausencia de horizontes de sucesos significa que no hay agujeros negros, en el sentido de regímenes de los que la luz no puede escapar al infinito. Sin embargo, hay horizontes aparentes que persisten durante un período de tiempo.
Si la luz siempre puede escapar, entonces, por simple geometría, el único camino por el cual se puede emitir luz desde lo más profundo de un agujero negro es directamente hacia arriba.
Es decir, estoy leyendo la declaración anterior de Hawking como una afirmación de que cuando un objeto cae en un agujero negro, verá cómo su visión del mundo exterior se reduce a un ángulo más pequeño y más pequeño. Sin embargo, críticamente y en contraste con puntos de vista anteriores, ese punto final nunca desaparecerá por completo. Un objeto tragado hace miles de millones de años retendrá un ángulo sólido increíblemente pequeño sobre el cual un fotón lo suficientemente vertical eventualmente resurgirá en el mundo exterior, en una frecuencia mucho más baja debido al cambio de gravedad.
El tamaño de este ángulo sólido debe estar directamente relacionado con la temperatura aparente del agujero negro para un observador externo. He aquí por qué: un agujero negro muy grande, digamos un centro galáctico, será como un horno súper caliente pero perfectamente aislado en el que solo un ojo de buey increíblemente pequeño permite que un observador exterior vea el interior. Dado que la temperatura aparente será el promedio de ese diminuto ojo de buey sobre toda la superficie del horno, el resultado es una temperatura aparente terriblemente cercana al cero absoluto.
Por el contrario, un agujero negro muy pequeño en aproximadamente el rango de la montaña de masa apenas tendrá suficiente gravedad para mantener incluso los fotones emitidos atrapados horizontalmente en una órbita circular.
Estos serían los agujeros negros en explosión de Hawking. El ángulo sólido de emisión sería casi hemisférico, lo que significa que el agujero ha perdido esencialmente todo su aislamiento gravitatorio. No estoy seguro de que la mecánica cuántica sea necesaria para describir lo que sucede a continuación, ya que sería como abrir repentinamente el costado de una cámara perfectamente aislante que contiene densidades de energía increíbles. Entonces, boom, a lo grande.
Por cierto, si la materia que cae en un agujero negro siempre retiene al menos un rastro de conexión con el mundo exterior, estoy bastante seguro de que no se pueden descartar leyes profundas de conservación basadas en simetrías. Hawking parece dar a entender algo así cuando afirma en la página 3 que:
El caótico objeto colapsado irradiará de manera determinista pero caótica.
Un "objeto colapsado caótico" no es un objeto de energía pura. Entonces, cuando un pequeño agujero negro alimentado con antimateria pierde su último aislamiento gravitatorio, apuesto a que la firma del estallido de radiación resultante diferirá de alguna manera de la de un agujero negro alimentado con materia de la misma masa.
Una cosa que realmente me gusta del nuevo agujero negro de Hawking es que parece mostrar un camino para deshacerse de la distinción extremadamente propensa a la paradoja entre la masa de la singularidad y la masa del horizonte de eventos. Aquí hay solo un pequeño ejemplo: para un agujero negro en el centro galáctico, ¿cómo exactamente "bombea" masa-energía desde la singularidad hacia el horizonte de eventos, suponiendo que se pueda definir una ubicación razonable y autoconsistente para ese horizonte? Si los agujeros negros se evaporan, tienes que hacerlo de alguna manera , y el mecanismo no está muy claro.
Hawking, en cambio, parece dirigirse hacia alguna forma de reunificación del interior del agujero negro con el horizonte de sucesos. En su nuevo esquema, incluso cuando el interior se vuelve astronómicamente introspectivo y aislado, nunca da el salto final de aislarse del horizonte aparente en el que la gran mayoría de los fotones retroceden. Mi propia conjetura es que un reexamen cuidadoso de las coordenadas Kruskal-Szekeres en términos de cantidades que se ven obligadas a permanecer "en contacto" con el mundo exterior y significativas para él proporcionará algunas ideas al respecto.
Incluso apostaría, basándome en estas ideas más simétricas, que los pequeños agujeros negros deben ser mucho más "rebotantes" de lo que les damos crédito. Por ejemplo, los más pequeños pueden ser casi simétricos en el tiempo cuando se forman en el centro de las estrellas que colapsan, por lo que se pueden desmantelar en esa etapa casi tan fácilmente como se pueden crear. Hawking nuevamente parece estar profundamente interesado en explorar simetrías más altas entre el colapso y la re-radiación:
Esto sugiere que los agujeros negros deberían redefinirse como estados ligados metaestables del campo gravitatorio. También significará que el CFT en el límite del espacio anti-deSitter será dual para todo el espacio anti-deSitter, y no solo la región fuera del horizonte.
Mi propia suposición, supongo que una predicción, es que el extraño rebote visto en el último momento en los núcleos de las estrellas que colapsan no es más que un pequeño agujero negro que se forma brevemente y luego se autodestruye con la misma rapidez .. ¿Por qué no? Los pequeños agujeros negros de Hawking ya explotan, por lo que esto sería solo una generalización de ese concepto a una gama más amplia de masas, aunque con niveles más altos de simetrías temporales que hacen que los agujeros aún más grandes sean inestables. Los agujeros negros persistentes se formarían solo si se alcanza un umbral de masa que permita que el aislamiento gravitatorio domine y mantenga estable el agujero. El mayor aislamiento se mostraría dentro de los agujeros como ángulos de emisión sólidos reducidos, y fuera de los agujeros como caídas abruptas y precipitadas en la temperatura aparente de la superficie del agujero. Tales agujeros negros "demasiado grandes para rebotar" exhibirían el equivalente de cambios de fase repentinos y masivos, transformándose en unos pocos milisegundos de objetos muy calientes a objetos muy fríos.
Entonces, mi pregunta: ¿Son mis interpretaciones conceptuales anteriores del artículo de Hawking razonablemente precisas?
Preguntas previas relacionadas:
Un objeto tragado hace miles de millones de años retendrá un ángulo sólido increíblemente pequeño sobre el cual un fotón lo suficientemente vertical eventualmente resurgirá en el mundo exterior...
Para un agujero negro en el centro galáctico, ¿cómo exactamente "bombea" masa-energía desde la singularidad hacia el horizonte de sucesos...?
... el horizonte aparente en el que la gran mayoría de los fotones vuelven a caer...
A partir de estas y otras declaraciones similares a lo largo de su pregunta, parece que piensa que la radiación de Hawking tiene algo que ver con la masa o los fotones que viajan desde el interior del agujero negro hacia el exterior. Dado que la velocidad de escape por debajo del horizonte es mayor que la velocidad de la luz, las partículas masivas no pueden salir; y dado que las partículas sin masa deben viajar a , solo pueden viajar en una dirección en la que su velocidad será , que dentro del horizonte está siempre hacia el centro.
Por lo tanto, no existe un mecanismo para que la radiación de Hawking resulte de cualquier cosa que viaje desde el interior del horizonte y, por lo tanto, todas las conjeturas sobre los ángulos sólidos de emisión son un poco absurdas. Una vez dentro del horizonte todo viaja hacia la singularidad, y nada se aleja de ella. No hay un "ojo de buey increíblemente pequeño [que] permita que un observador exterior vea el interior".
Entonces, ¿de dónde viene la energía de la radiación de Hawking? No puede provenir del interior del agujero negro, ya que... bueno, eso es agujeros negros para ti. ¿Con qué tenemos que trabajar? Suponiendo un agujero negro sin carga como es razonable en nuestro universo, solo tenemos el momento angular (que solo cambia la forma de la singularidad, no el horizonte) y el campo gravitatorio.
Curiosamente, aquí es de donde proviene la radiación de Hawking (como concepto): el campo gravitacional se considera (por ahora) un campo clásico en nuestra mejor teoría, pero si se trata de manera cuántica, podemos usar la energía almacenada en el campo para jugar los trucos cuánticos habituales con partículas virtuales, que es donde el propio Hawking comenzó con el problema.
Entonces, la idea es que la energía del campo gravitatorio local fluctúe lo suficiente como para que se produzca un par de partículas, y dado que el par se produce cerca del horizonte, una cae en el agujero negro y la otra escapa, y el agujero negro pierde esa cantidad de energía de forma permanente. de su campo gravitacional, reduciendo un poco la atracción gravitacional (y por lo tanto el horizonte). La energía no ha "salido" del agujero negro porque la energía no estaba en el agujero negro; estaba fuera del horizonte, donde se formó el par de partículas. Pero el cambio en el campo local se propaga hacia el exterior y, finalmente, un observador a cierta distancia notará el cambio, es decir, "verá cómo se encoge el agujero negro".
La curvatura local justo por encima del horizonte de un agujero negro pequeño es más alta que fuera del horizonte para un agujero negro más grande, lo que significa que hay más energía disponible y se formarán más pares de partículas, y el agujero negro se evapora más rápido, lo que permite un acceso cada vez mayor a la fuerza gravitacional. energía de campo, etc. Pero en ningún momento de este proceso sale nada del agujero negro; más bien, el agujero negro se hace cada vez más pequeño, de modo que cada vez hay más "fuera" del agujero negro. La energía de la radiación de Hawking proviene del campo gravitacional que ya se extiende más allá ya través del horizonte, y que efectivamente (en la teoría clásica) es el agujero negro.