¿Está la región observable del universo dentro del horizonte de eventos de un agujero negro supermasivo?

Este es un caso de un símil imprudentemente elegido llevado demasiado lejos. Esta idea, que todo el universo podría estar dentro del horizonte de sucesos no de un agujero negro supermasivo, sino más bien de un agujero negro superduperultrahipermegastupendosamente masivo, generalmente se presenta en clases introductorias sobre relatividad general. En este caso, el instructor está tratando de dejar en claro que, contrariamente a un concepto erróneo bastante popular, el horizonte de eventos de un agujero negro es localmente plano. Es decir, no hay fuegos artificiales CGI, ni ningún tipo de "superficie" dura, ni nada particularmente especial, en las inmediaciones del horizonte de sucesos. Lo único especial que sucede es un efecto de larga distancia , como notar que todas las direcciones ahora apuntan en la distancia hacia la singularidad.

El símil también se utiliza para señalar que, en el horizonte de sucesos, incluso los efectos casi locales de segundo orden (es decir, la curvatura del espacio-tiempo o, en otras palabras, los efectos de las mareas) se vuelven menos pronunciados cuanto más masivo es el agujero negro. (Aparte, esto también explica por qué la radiación de Hawking es más intensa para los agujeros negros más pequeños). Entonces... como sugiere el símil, si el agujero negro fuera lo suficientemente masivo, es posible que ni siquiera pudiéramos detectarlo.

La clave, aunque es lo suficientemente masiva . En primer lugar, toda la belleza del tensor de curvatura de Einstein (el lado izquierdo de la ecuación de Einstein) es que es invariante de Lorentz, por lo que se puede calcular en cualquier marco de referencia, incluido uno que se basa hipotéticamente dentro de un horizonte de eventos.

La curvatura aún se puede calcular sin ambigüedades, por lo que cuando sugiere que puede ser solo una ilusión óptica, también está sugiriendo que todos los científicos que hacen ese tipo de cálculo de curvatura a gran escala (no yo personalmente) son totalmente incompetentes. Solo para que sepas. Sugeriría no mencionar eso en ninguna conferencia sobre cosmología. Uno de los misterios perdurables de la cosmología moderna es que la curvatura a gran escala del Universo parece estar abierta (como el análogo dimensional de 3 espacios más un tiempo de una silla de montar o una patata frita Pringle) y no plana (como Euclidiana). geometría) o cerrada (como una esfera). El último es lo que calcularíamos si el Universo visible estuviera dentro de un agujero negro.

Entonces, para que el Universo visible esté dentro de un horizonte de eventos, la Aceleración Cósmica que hemos visto hasta ahora tendría que ser solo una pequeña región contraria dentro de una aún más grande .horizonte de sucesos de curvatura globalmente cerrada. Solo para hacer que el radio del horizonte de eventos sea de 13,7 giga años luz (un punto de partida mínimo que excluye todo tipo de cosas que empeoran la situación real en muchos órdenes de magnitud*), necesitaría más de 8E52 kg de masa en la singularidad. Esto requeriría más de 5E79 protones, donde escuché que todo el Universo visible solo tiene alrededor de 10 ^ 80 partículas en total, y creo que escuché que hay alrededor de 10 ^ 18 fotones por cada protón, o tal vez incluso todas las demás partículas. Alguien puede buscar eso si quiere, pero definitivamente es un gran número. El resultado es que tendría que haber una cantidad de masa, toda agrupada en una singularidad, que haría que la masa total de cada cosa que podemos ver fuera un error de redondeo apenas detectable.

Su predicción en realidad no predice nada, ya que tiene en cuenta su presencia o su ausencia.

Especulación 1: la paradoja de Olber ya está resuelta para las teorías cosmológicas aceptadas, por lo que señalar que su teoría también puede resolverla es bueno, pero no otorga ningún punto.

Especulación 2: ¿Estás sugiriendo que la singularidad es donde se fue toda la antimateria para que coincida con la materia del Universo? Recuerde que la singularidad empequeñece al Universo visible. Eso todavía no explica la asimetría, solo hace retroceder la pregunta en un paso lógico: ¿Por qué la antimateria entró en la gran singularidad y no la materia?

Especulación 3: la radiación de Hawking para el horizonte de eventos de la gran singularidad le da un significado completamente nuevo al término insignificante. Ver mi aparte anterior. Además, no podemos observar que la materia se destruya en la singularidad. Esa es la información que fluye por el camino equivocado. Además, eso niega la afirmación anterior de que el cielo es negro porque está hacia la singularidad.

* Como la expansión cósmica, cuán pequeña es nuestra región contraria, en comparación con todo el horizonte de eventos, y probablemente algunas otras cosas más sutiles.

La luz del universo fuera del horizonte de eventos del agujero negro debería ser visible como un pequeño disco o una fuente de luz puntual en la dirección opuesta a la singularidad.

Esto sucederá incluso antes de que alcance el horizonte de eventos. No es necesario cruzar el horizonte para ver este efecto. A la distancia de la ergosfera, el BH cubrirá la mitad del cielo y más cerca del BH, el BH cubrirá la mayor parte.

Entonces uno puede asumir que estamos justo fuera del horizonte de eventos. Y esto es cierto: si el espacio es de Sitter, estamos justo fuera del horizonte de sucesos cósmicos, sea BH o no. Para un observador distante parecemos estar pegados a esta superficie y dilatados en el tiempo.

A medida que este "BH" se evapora (a través de la radiación de Sitter/Hawking), el diámetro del horizonte cósmico se hará más pequeño y la temperatura aumentará.

Pero nunca cruzaremos el horizonte: seremos arrancados antes. Esto se llama escenario "Big Rip". Experimentaremos lo mismo que experimenta un observador que intenta llegar a un agujero negro: finalmente verá una gran explosión cuando el radio BH llegue a cero.

Si solo consideramos el universo observable sin la materia que lo rodea, entonces sí, estamos viviendo en un agujero negro (que no necesita una singularidad.

Para el radio de Schwarzschild tenemos:

Llenando:

Ahora, para MI solo se contó la materia no oscura ni la energía oscura, lo que hace que M sea mucho más grande. Di 20 veces. Esto hace$r_s=2,4*10^{27}(m)$.

Ahora el radio del universo visible es.

De lo que se sigue que estamos (bajo la suposición irreal de que nuestro universo visible es todo lo que hay) viviendo dentro de un agujero negro.

Por supuesto, toda la materia alrededor del Universo observable impide que este agujero negro realmente exista, y los rayos de luz pueden viajar por todo el Universo (excepto, por supuesto, si se encuentran con un agujero negro real).

No cuando el espacio es infinito con una distribución homogénea de la materia, ya que no existe un centro hacia donde gravitaría la materia.

Creo que esto es lo que descheleschilder está tratando de decir en su respuesta. Sin embargo, uno no puede usar la métrica de Schwarzschild de acuerdo con una respuesta en: ¿ Agujeros negros supermasivos con la densidad del Universo ?

Finalmente, dado que la gravedad se comunica con la velocidad de la luz, la curvatura dentro de un cierto radio tiene que estar causalmente conectada para que se sume. La expansión del universo podría evitar un agujero negro cósmico.

He leído que para un observador en caída libre dentro del horizonte de eventos de un agujero negro, todas las líneas de visión terminarán en la singularidad que es negra.

Eso no es cierto. Las singularidades de los agujeros negros pueden ser espaciales o temporales. Las singularidades espaciales están en el futuro y no se pueden ver en absoluto. Se pueden ver singularidades temporales, pero no está claro cómo se verían, y no hay ninguna situación en la que una ocupe todo su campo de visión de 360 ​​grados. También parece probable que las singularidades temporales no puedan existir en agujeros negros realistas.

También miro hacia arriba y veo que el cielo está mayormente negro.

En su mayoría brilla alrededor de 2,7 kelvin, y esa luz es radiación de cuerpo negro desplazada hacia el rojo de un plasma, no de una singularidad.

En un futuro lejano, si ΛCDM es correcto, la radiación de Hawking/Unruh del horizonte cosmológico reemplazará a la CMBR, pero eso seguirá siendo de un horizonte de eventos, no de una singularidad. (Y no hay singularidad detrás del horizonte cosmológico de todos modos).

También sé que al medir los desplazamientos hacia el rojo de las galaxias, todas están acelerando hacia esa negrura. (en lugar de acelerar alejándose de un evento de gran explosión, lo que tiene un sentido menos intuitivo)

El horizonte cosmológico es algo así como un horizonte de agujero negro de adentro hacia afuera, y es bastante razonable decir que las galaxias aceleran hacia él, en lugar de alejarse unas de otras, pero ese no es un modelo cosmológico alternativo, es el mismo modelo descrito en diferentes palabras.

Los desplazamientos hacia el rojo son mayores para aquellas galaxias más cercanas a la singularidad (es decir, las más alejadas de nosotros).

No hay singularidad, y ninguna de las galaxias está más cerca de nada que nosotros. Desde la perspectiva de un astrónomo en una de esas galaxias, estamos desplazados hacia el rojo y acelerando hacia su horizonte cosmológico.

La luz del universo fuera del horizonte de eventos del agujero negro debería ser visible como un pequeño disco o una fuente de luz puntual en la dirección opuesta a la singularidad. Por supuesto, si esto se ubica de manera inconveniente en el lado opuesto del núcleo de la Vía Láctea, entonces no podremos observarlo.

El problema con cualquier modelo de este tipo es que el CMBR es isotrópico a aproximadamente una parte en 10.000. Si la "ventana al exterior" estuviera oculta por la Vía Láctea, la temperatura CMBR aún variaría con la distancia angular desde la "ventana".

El agujero negro puede haberse formado a partir de una gran cantidad de antimateria, lo que podría explicar la preponderancia local de la materia ordinaria.

La antimateria se produce en pares con la materia ordinaria en cantidades iguales y en el mismo lugar . No existe un mecanismo plausible que pueda tamizar la materia y la antimateria en grupos separados por distancias astronómicas.