¿Es posible caer en un agujero negro y luego volver a salir?

Una respuesta existente y un comentario han señalado que se necesita un tiempo de coordenadas infinitas para que cualquier cosa alcance el horizonte de eventos, así que consideremos la perspectiva de un astronauta que cae. La pregunta es entonces si nuestro astronauta que cae a través del horizonte uniforme puede experimentar el paso de regreso a través de él.

Y la respuesta es que, siempre que no alcancen la singularidad, pueden volver a pasar. Tanto en los agujeros negros de Reissner-Nordstrom como en los de Kerr es posible caer, perderse la singularidad y escapar. Esto sucede en un tiempo propio finito para el astronauta. Sin embargo, dado que se necesita un tiempo infinito de coordenadas para alcanzar el horizonte, nuestro astronauta emerge en una región del espacio-tiempo que está causalmente desconectada del punto de partida original.

En el caso especial de un agujero negro de Schwarzschild, no es posible pasar por alto la singularidad y, por supuesto, esto no sería bueno para la salud de nuestro astronauta. Pero incluso dejando esto de lado, no podemos integrar las ecuaciones de movimiento a través de una singularidad, por lo que GR no puede decirnos qué sucede en este punto o más allá.

Un BH giratorio es un Kerr BH, con la métrica de Kerr como solución. La solución de Kerr tiene una singularidad de anillo, pero para los propósitos de la pregunta, el hecho importante es que también tiene un horizonte de eventos. La confusión surge porque también tiene una superficie matemática externa, llamada ergosfera, donde de hecho es posible entrar y salir.

Esta superficie exterior no es un verdadero horizonte, pero es una superficie dentro de la cual una partícula (u observador ideal) tiene que rotar con el BH. Penrose determinó que, de hecho, es posible entrar en la ergosfera con cierta energía y salir más rápido, con una energía superior. Esta es conceptualmente una forma de extraer energía del BH.

Pero la superficie más importante para la pregunta es el acontecimiento o el horizonte interior. Es un verdadero horizonte y si te adentras en él nunca podrás. Salga. Si eso no fuera cierto, no sería un BH.

Vea la descripción más simple de aquellos en el artículo de Wikipedia en https://en.m.wikipedia.org/wiki/Kerr_metric .

Los BH fusionados astrofísicamente descubiertos casi seguramente eran Kerr BH, y una vez que ingresan al evento o al horizonte verdadero del otro, simplemente se fusionan, muy rápidamente, en un solo Kerr BH giratorio.

No he comprobado acerca de un BH rotativo cargado o cargado, pero estoy bastante seguro de que la respuesta es la misma. Es más o menos irrelevante porque es poco probable encontrar un objeto astrofísico con carga macroscópica, pero la respuesta posible debería ser la misma.

La consideración de cuánto tiempo le toma a un observador en el infinito ver la partícula (o lo que sea que caiga en el horizonte) también es irrelevante para propósitos prácticos. Todo el tema del tiempo infinito que tomaría ha sido respondido muchas veces en el PSE, pero una versión corta es que ya sea que caiga en el horizonte de eventos o simplemente se acerque infinitamente a él, no hay una diferencia observable en el infinito, y para todos los propósitos, puede considerar que simplemente cae. Seguimos detectando la fusión de BH con LIGO, por lo que para estos fines existen.

Entonces, la pregunta OPS, ¿por qué la simetría del tiempo no permite que las partículas regresen después de que entran en un verdadero horizonte de eventos? No es lo mismo, puede haber agujeros blancos y BHs, sabemos cómo pueden tender a formarse BHs en el colapso gravitatorio, todavía no hemos visto un agujero blanco (el Big Bang es parecido a uno pero no igual).

El problema aquí es que uno no está siendo lo suficientemente completo al tomar la inversión del tiempo, es decir, no tiene en cuenta que en una imagen con el tiempo invertido todo en el universo está al revés y, por lo tanto, sin darse cuenta, permite que algunos objetos aún estén orientados hacia adelante en el tiempo. . Una trayectoria que "se sumerge" en el horizonte y vuelve a salir es tan imposible en el tiempo hacia adelante como lo es en el tiempo inverso (la "caída" simplemente va en sentido contrario), que es a primera vista lo que uno podría estar pensando. Pero el verdadero tiempo inverso de algo que cae y se destruye en la singularidad del agujero es algo muy diferente de esto. Tienes que recordar que la inversión se aplica literalmente a todo elmovimiento, no sólo una parte de él. Es decir, el punto inicial del movimiento se convierte en el punto final de la inversión del tiempo y el punto final del movimiento se convierte en el punto inicial. Además, también se aplica al propio agujero negro , cambiando el sentido del campo gravitatorio para que sea antigravitacional.

Así, tomando todo el movimiento en consideración, se ve que esta única "caída inversa" "válida" es la que involucra a un objeto que nace en la singularidad y luego se eleva para escapar, de un agujero negro inverso que es un "blanco". agujero". Salir de un agujero negro en el tiempo es equivalente en inversión de tiempo a hundirse en un agujero blanco en el tiempo inverso, lo cual es tan imposible como pensarías que era el escenario del tiempo. Es importante no tener en cuenta que el agujero negro en sí también está invertido en el tiempo.

También es útil verlo desde el punto de vista de un observador externo. Un observador externo que vea algo caer en un agujero negro verá que algo parece disminuir la velocidad a medida que se acerca al horizonte, de modo que nunca lo alcance hasta un tiempo futuro infinito. En el escenario de tiempo inverso, el tiempo final se convierte en el tiempo inicial y el tiempo inicial se convierte en el tiempo final, por lo que en ese caso el observador ve un objeto que se ha estado elevando desde el agujero blanco desde el tiempo pasado infinito , y solo ahora cuando Si resulta que está presente, finalmente logra llegar lo suficientemente lejos como para adquirir una velocidad apreciable y pasar volando junto a su nave espacial.

(Ahora puede ser astuto y preguntar bien cómo podemos tener un observador, ¿no estaría percibiendo las cosas al revés también ya que invertimos todo en el universo y, por lo tanto, también el observador y luego pensaría que está percibiendo un situación del agujero negro, ya que su conciencia también está evolucionando hacia atrás en el tiempo? Bueno, esa es la belleza de la simetría de inversión del tiempo. Todavía podemos tener al observador que avanza en el tiempo con el agujero negro invertido en el tiempo, ya que es un camino dinámico posible porque las leyes de la física funcionan de la misma manera en ambas direcciones, por lo que seguirán evolucionando hacia delante en el tiempo .! Así como en teoría podríamos tener un agujero blanco en nuestro propio universo, muy poco probable, pero aún posible, y definitivamente funcionará si "cortamos y pegamos" al observador de un universo anterior como uno podría estar imaginando en la cabeza. (FWIW en nuestro propio universo, es decir, la inversión temporal de la inversión, lo que corresponde es la formación de un organismo que vive su vida yendo desde su muerte hasta su nacimiento. Eso es posible, pero extraordinariamente improbable, y es el lo mismo que una taza de café rota que se levanta espontáneamente y se vuelve a ensamblar en una intacta sobre la mesa.))

Desde el punto de vista de un observador externo, el objeto nunca alcanza el horizonte de sucesos, por lo que puede regresar. Además, es posible que el agujero negro emita radiación de Hawking que se fusiona en una nave espacial que emerge del agujero negro. La probabilidad de que esto suceda es astronómicamente pequeña. Por lo tanto, esto proporciona una "reversibilidad" de una nave espacial que vuela hacia un agujero negro que es análoga al sentido en que una escultura de hielo que se derrite es "reversible"; el proceso inverso es físicamente posible, pero termodinámicamente imposible.