Formación de un agujero negro y radiación de Hawking

Desde la perspectiva de un observador externo, el agujero negro tarda infinitamente en formarse.

Pero si el agujero negro no es un agujero negro extremo, emite radiación de Hawking. Entonces, el observador externo puede detectar la radiación de Hawking de un agujero negro que aún no se ha formado desde su punto de vista.

¿Cómo puede ser esto?

Posibles duplicados: physics.stackexchange.com/q/34816/2451 y enlaces allí.

Respuestas (1)

El "infinitamente largo para formar" es solo si permite que las cosas se compriman obscenamente cerca del horizonte, y nunca corte el espacio. Necesitas cortar físicamente esta región del horizonte ultra cercano de alguna manera, si no lo haces, incluirías la entropía que puedes almacenar en un campo cuántico en esta región como parte de la entropía del agujero negro, y si lo haces, entonces la respuesta de la entropía es infinito, no es la respuesta de Hawking.

El corte significa que una vez que algo se ha acercado lo suficiente al agujero negro, se absorbe desde el punto de vista exterior. La ubicación del corte no importa mucho porque el material congelado que cae se desplaza hacia el rojo y se aplasta en el horizonte de manera exponencial. Entonces es solo un artefacto matemático de horizontes que dices "el agujero negro no se forma", no es significativo.

Sin embargo, aquí hay una pregunta legítima: la radiación de Hawking se remonta al punto inicial, por lo que tiene que atravesar todas las capas apiladas en el horizonte (desde la vista exterior). Esto no es un problema, porque estas capas apiladas desde el punto de vista del fotón saliente son esencialmente transparentes, ya que el fotón se desplaza infinitamente hacia el azul en el momento en que las encuentra (el fotón se desplaza infinitamente hacia el rojo a medida que avanza).

Estas confusiones con respecto a la radiación de Hawking se resuelven en la imagen estándar, donde el horizonte es un parche transitable ordinario de espacio-tiempo que es localmente equivalente al espacio de Minkowski. El problema de que "los agujeros negros nunca se forman" solo es formalmente correcto, y es más correcto decir que los agujeros negros se forman cuánticamente cuando todo está dentro de una piel planckiana del horizonte. La resolución completa de la cuestión de la formación/evaporación está solo en la teoría de cuerdas, y no está completamente resuelta, pero el resultado de Hawking es un faro de luz en el que uno debe confiar, porque esencialmente usa solo física conocida y suposiciones plausibles para producir un resultado de validez universal, uno de cuyos resultados deducidos, la relación entropía/área, se confirma en muchos regímenes de la teoría de cuerdas.

¿Cómo se define el horizonte de eventos en la gravedad cuántica? La definición clásica es teleológica pero gracias a la radiación de Hawking podemos medir en un tiempo finito que se ha formado un agujero negro.
@jjcale: Está definido por un límite clásico más un límite teleológico. El punto es que es una noción aproximada, y no se puede combinar arbitrariamente, hay un corte.
si es una noción aproximada, ¿por qué los agujeros casi negros no emiten radiación de Hawking? ¿O ellos?
@jjcale: los "agujeros casi negros" no emiten hasta que estén "casi en la escala de Planck", momento en el que ya no son casi, sino verdaderos agujeros negros. La imagen cuántica resuelve las paradojas intuitivas, su holografía y complementariedad, pero esta paradoja de la estrella congelada más fácil se resolvió esencialmente en la década de 1960, cuando se entendió que los agujeros negros tenían interiores consistentes.
Pero "casi a la escala de Planck" no está claramente definido. Entonces, ¿qué es un verdadero agujero negro? Que la radiación de Hawking sea primero exactamente cero y luego de repente no cero no es muy plausible para mí. ¿O hay una transición de fase?
@jjcale: La radiación de Hawking comienza cuando las tensiones en el horizonte se asinttan a cero. Esto es exponencialmente rápido. El interior es una extrapolación, pero el exterior se acerca rápidamente a la tensión del espacio vacío, aunque técnicamente hablando, el material que cae se amasa en capas delgadas desde el punto de vista externo. Esto no es paradójico, no hay "encendido", y desde el punto de vista de la teoría de cuerdas, son solo cuerdas que se fusionan con la cuerda del horizonte y se termalizan a su temperatura y luego otras cuerdas se desprenden de la cuerda del horizonte termalizada al azar.