¿Pueden formarse estrellas de quarks bajo un horizonte de eventos?

Más allá del límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff , la gravedad supera la presión de degeneración de neutrones y las estrellas de neutrones colapsan, posiblemente en agujeros negros. Este ensayo de Graeme Heald sugiere que una estrella de quarks podría formarse bajo el horizonte de eventos de un agujero negro, con la presión de degeneración de los quarks evitando el colapso a una singularidad. (El artículo del teorema de la singularidad de Penrose afirmó una vez que no se aplica a los fermiones, " No se aplica a la materia descrita por un supercampo, es decir, el campo de Dirac ") .

¿Es posible tal estrella de quark? (¿O cualquier otro objeto soportado por presión de degeneración bajo un horizonte de eventos?) Si es así, ¿cuál es la presión de degeneración mínima requerida para resistir el colapso para una masa dada / radio de Schwarzschild?

Relacionado o posible duplicado: physics.stackexchange.com/q/93988

Respuestas (4)

Graeme Heald parece ser un chiflado con un título en ingeniería. Physics Essays es básicamente una operación de publicación vanidosa. Por ejemplo, ha publicado artículos de chiflados como Adrian Sfarti y Mike Fontenot.

El teorema de singularidad de Penrose no se aplica a los fermiones

Esto no es verdad. La única condición en los campos de materia es la condición de energía nula. El artículo de WP parece haber sido editado por alguien que no entendió el tema. Ver pág. 263 de Hawking y Ellis para una declaración correcta de los supuestos del teorema de singularidad de Penrose. Corregí el artículo de WP y agregué un comentario en la página de discusión del artículo.

El teorema de singularidad de Penrose se aplica a todas las formas realistas de materia (cualquier forma de materia que satisfaga la condición de energía nula). Por lo tanto, si se forma una superficie atrapada, obtendrá una singularidad.

Modelar el colapso gravitacional es un campo especializado y altamente técnico, y no soy un experto en eso. Sin embargo, creo que en simulaciones realistas, la formación de una superficie atrapada y un horizonte aparente coincide estrechamente con la formación de un horizonte de eventos (horizonte absoluto).

Sí, hace esa afirmación: "No se cumple para la materia descrita por un supercampo, es decir, un campo de Dirac".
@alexchandel: Ya veo. Esa frase me parece una tontería insertada por alguien que no conoce el tema. Lo eliminaré y dejaré un comentario en la página de discusión del artículo.
Es mejor dejarlo, a menos que pueda encontrar una fuente que aplique el teorema de Penrose en supergeometría. He visto la afirmación en otro lugar de que no se aplica a la teoría de Einstein-Yang-Mills-Dirac.
@alexchandel: Ver pág. 263 de Hawking y Ellis para una declaración correcta de los supuestos del teorema de singularidad de Penrose. Puede estar malinterpretando algo más que ha leído, o puede estar leyendo artículos chiflados como el de Heald. Si desea indicarme su fuente de información, estaré encantado de echarle un vistazo.
No sé cuáles son las fuentes de OP, pero aquí hay un ejemplo de partículas de Dirac que facilitan la evitación de singularidad (Big Bang).
@AVS: El documento al que se refiere es sobre las ecuaciones de Einstein-Dirac, que, por lo que puedo ver por un poco de búsqueda superficial en Google, violan la condición de energía nula. Esto no constituye una excepción a los teoremas de singularidad. Los teoremas de singularidad asumen la condición de energía nula.
No estaba cuestionando la derivación del teorema de la singularidad, sino que ofrecía este documento en apoyo de la afirmación de OP de que el teorema no se aplica a la teoría *-Dirac.

Creo que es técnicamente incorrecto decir que la gravedad "domina" la degeneración de neutrones, desde cualquier marco local dado en la masa de neutronio, la presión no aumenta o disminuye mágicamente cuando se forma el horizonte de eventos. Los agujeros negros no se forman debido a alguna falla en la capacidad del principio de exclusión para evitar que los fermiones se superpongan.

En otras palabras, no es materia que se domina cuando se forma un agujero negro; es la conexión causal entre el espacio-tiempo local y el espacio-tiempo asintótico del entorno que se rompe

No, es correcto. El horizonte de eventos es más pequeño que el radio del remanente, y hay un punto más allá del cual la gravitación domina la degeneración de electrones/neuronas, y la enana blanca/estrella de neutrones colapsa. Eso no está relacionado con la formación de un horizonte de eventos y, de hecho, algunas hipótesis de estrellas quark estables (no negras) justo por encima de la línea TOV.
Esto tampoco responde a mi pregunta.

Bueno, no solo los agujeros negros pueden tener un horizonte de eventos, sino que supongo que te interesan los agujeros negros.

En mi opinión, la mejor manera de imaginarlo es la siguiente: debajo del horizonte de eventos no hay materia, solo curvatura. De las ecuaciones de Einstein sabemos que la curvatura del espacio-tiempo es igual al tensor de energía de tensión en el otro lado de la ecuación. La enorme presión gravitacional destroza todo lo que hay dentro, desde átomos hasta partículas elementales. Hasta que no queda nada más que su energía en forma de curvatura.

Una cosa interesante es que los quarks aparecen en pares, y separarlos requiere energía, pero creará más quarks debido al confinamiento del campo de color. ¿Significaría que estos quarks son indestructibles y succionan la energía del agujero negro del interior y lo llenan, transformándolo en una estrella de quark? Podría suceder, pero tal vez la teoría cuántica de campos lo prohíba.

El calor y la gravedad bajo el horizonte son similares a los del universo primitivo. Lo que es seguro, que hay escalas de unificación a altas energías, y a cierta energía se restablece la simetría u(1) y higgs no dará masa a los bosones z y w. Son elementos cruciales para que el modelo estándar funcione. Significa que la interacción entre los electrones no funciona correctamente porque z y w se descomponen en fotones y viceversa ... por lo que los electrones podrían acercarse entre sí con menos repulsión. Pero a estas altas energías, la constante de estructura fina y, de hecho, la constante gravitacional y cosmológica se convierten en parámetros corrientes, alterando la física cotidiana.

Es un lugar donde las posibles teorías pueden volverse locas sin temor a ser falsificadas.

Bueno, no solo los agujeros negros pueden tener un horizonte de eventos, sino que supongo que te interesan los agujeros negros. Un horizonte de eventos es básicamente la definición estándar de un agujero negro. ¿Tienes alguna otra definición en mente? El resto de esta respuesta también parece en su mayoría incorrecta. Por ejemplo, usted dice: "El calor y la gravedad bajo el horizonte son similares a los del universo primitivo". El espacio-tiempo de Schwarzschild es una solución de vacío, por lo que no hay calor.
@BenCrowell Me refería a las condiciones físicas. Pero sí, hay otras formas de crear un horizonte de eventos, puedo darte dos ejemplos: Penrose escribió en uno de sus libros, que si algunas estrellas de neutrones pudieran acercarse entre sí, podrían proporcionar masa crítica en un volumen crítico de espacio creando un horizonte a su alrededor. Puede ser un sistema caótico, puede ser estable, pero Penrose argumentó que es posible.

¿Pueden formarse estrellas de quarks bajo un horizonte de eventos? Esta es una excelente pregunta que a menudo he pensado sobre mí mismo. Personalmente, estoy de acuerdo con Graeme Heald en que las estrellas de quarks pueden formarse bajo un EH. ¿Por qué estoy de acuerdo? Bueno, los quarks son fermiones, y los fermiones deben obedecer el principio de exclusión de Pauli. Esto da como resultado una presión de degeneración de quarks en una curvatura alta del espacio-tiempo que impide la formación de la mítica singularidad BH. Pero, no soy un experto. Lo que puedo ofrecer es un "Gedankenexperiment" a la de Einstein que podría conducir a un "Realexperiment" fácil de realizar para resolver el problema. Asume que es verdad. ¿Qué es probable que suceda? Supongamos que una estrella masiva muere y comienza su colapso. Choca a través de electrones DP, luego choca a través de neutrones DP, pero finalmente golpea la pared de nuestro supuesto quark DP después de que se forma un horizonte de eventos. ¿Qué pasaría después? La materia y la energía que se aceleran hacia adentro se verían obligadas a rebotar en la presión de degeneración de los quarks esféricos. Esto es como cuando una supernova comienza a colapsar y rebota en la presión de degeneración de neutrones esféricos, y luego explota hacia afuera casi destruyéndose a sí misma con una energía estupenda. Pero, en el caso de una estrella de quark que rebota en un quark DP, está contenida gravitacionalmente dentro de un EH. La estrella quark no puede borrarse a sí misma exteriormente como una supernova. Entonces, ¿qué? El rebote del límite DP del quark acelera la materia y la energía hacia el exterior para contrarrestar parte de la materia acelerada que aún se mueve hacia el interior. Por lo tanto, el EH se sacude, oscila o respira. Es como un latido del corazón. Una vez que finaliza el rebote, la mayor parte de la estrella del quark todavía está dentro del EH, todavía contenida gravitacionalmente. Pero el ciclo de rebote de flujo de entrada y salida sigue repitiéndose. Lo único que escapa es una radiación EM de alta potencia y baja frecuencia. Este es el resultado de la inhalación y exhalación del EH. Cosas bastante dinámicas, en su mayoría protegidas de la vista externa por el EH. ¡Pero recuerda, las estrellas y el universo mismo son muy, muy dinámicos! ... una singularidad no lo es! Entonces, este es el Gedanken. ¿Cómo lo demostramos mediante un experimento real? Bueno, busque una firma EM cíclica, imitando un latido del corazón, que emana de la vecindad de un agujero negro. O, de manera más general, busque una firma EM cíclica que emane de una enana blanca (DP de electrones), una estrella de neutrones (DP de neutrones) o un agujero negro (DP de quarks). Es probable que haya algún rebote cíclico involucrado con todas estas presiones de degeneración. En el caso de las estrellas de neutrones, ya hemos detectado el fenómeno y llamamos púlsares a esas estrellas pulsantes. Por lo tanto, esta respuesta larga puede no ser la respuesta experta que estaba buscando, pero en este momento no hay expertos que realmente sepan la respuesta. Además, a veces en física es bueno pensar fuera de la caja como lo hizo el empleado de patentes con su ridícula teoría GR. Hasta ahora, fue respaldado por los datos de un experimento de eclipse solar en 1919. a veces en física es bueno pensar fuera de la caja como lo hizo el empleado de patentes con su ridícula teoría GR. Hasta ahora, fue respaldado por los datos de un experimento de eclipse solar en 1919. a veces en física es bueno pensar fuera de la caja como lo hizo el empleado de patentes con su ridícula teoría GR. Hasta ahora, fue respaldado por los datos de un experimento de eclipse solar en 1919.