¿Se puede formar un horizonte de eventos de un agujero negro antes de la singularidad para un observador externo?

Esto no es un duplicado, mi pregunta no es si los BH tienen o no una singularidad, pero mi pregunta es si, debido a la dilatación del tiempo, ninguna materia llegó al centro y formó una singularidad en 13.800 millones de años (lo que podría estar un segundo dentro del BH).

He leido estas preguntas:

¿Podemos tener un agujero negro sin una singularidad?

¿Puede existir realmente en la naturaleza una singularidad de curvatura (es decir, BH), tal como se define en términos de incompletitud geodésica?

¿Por qué singularidad en un agujero negro, y no solo "muy denso"?

En su respuesta a la primera pregunta John Rennie dice:

Creo que hay una forma semiplausible de explicar por qué el asunto no puede evitar colapsar en una singularidad, pero no lo tome demasiado literalmente. Mencioné anteriormente que si la velocidad de escape en el horizonte de eventos es la velocidad de la luz, la velocidad de escape dentro del horizonte de eventos debe ser más rápida que la luz. Pero todas las fuerzas, por ejemplo, las fuerzas electrostáticas que te mantienen en forma, se propagan a la velocidad de la luz. Eso significa que dentro del horizonte de sucesos la fuerza electrostática no puede mantener la forma de la materia porque no puede propagarse hacia el exterior lo suficientemente rápido. Esto también se aplica a las fuerzas débil y fuerte, y el resultado final es que ninguna fuerza puede resistir la caída interna de la materia en una singularidad.

Ahora entiendo que, teóricamente, un BH debería tener una singularidad y toda la materia caería hacia la singularidad, y debido a que la velocidad de escape teórica es mayor que la velocidad de la luz, ninguna fuerza puede resistir la atracción gravitatoria, y la materia caerá en un singularidad.

Mi pregunta es diferente. Lo que digo es que han pasado 13.800 millones de años aquí en nuestro universo, pero esto podría ser solo un segundo dentro del BH, debido a la diferencia entre la energía de tensión del BH y el universo exterior (espacio vacío a mayor escala). ); esta diferencia crea una dilatación del tiempo tan enorme que 13.800 millones de años en nuestro reloj fuera de aquí podrían ser solo un segundo dentro de BH.

Ahora bien, esto significaría que, aunque entiendo que ninguna fuerza puede resistir el tirón de la gravedad hacia el interior formando una singularidad, aún así, la materia aún no tuvo suficiente tiempo para formar una singularidad.

Lo que digo es que tal vez 13.800 millones de años no fueron suficientes para que la materia cayera hacia adentro y alcanzara y formara una singularidad, tal vez no existan agujeros negros donde la materia hubiera tenido tiempo de caer y formar una singularidad.

Pregunta:

¿Es posible que 13.800 millones de años en nuestros relojes aquí en la Tierra no fueran suficientes (tiempo dentro del BH, tal vez solo un segundo) para que la materia cayera y alcanzara y formara la singularidad dentro de los BH en el universo?

13,8 mil millones de años fuera no equivalen a un segundo dentro del agujero negro. Es igual a un segundo de flotar a cierta distancia del horizonte de eventos, cuanto más larga sea la espera, menor será la distancia. En el horizonte, el tiempo se detiene y el interior del agujero negro se desconecta causalmente del universo exterior, por lo que cualquier tipo de comparación no tiene sentido.
¿Está preguntando si el horizonte de eventos puede formarse antes de la singularidad para un observador externo?
@Qmechanic sí, gracias, ¿debería editar el título? Y si es posible, es posible que la singularidad nunca se haya formado para un observador externo en los 13.800 millones de años.
@ÁrpádSzendrei el punto es que no importa. No puede ver la singularidad ni probarla en ningún asunto razonable. Lo único que puedes hacer si estás decidido a demostrar su existencia es embarcarte en una expedición al agujero negro, en cuyo caso te desincronizarás con el reloj del Universo al entrar lo suficiente como para ver la singularidad cuando estés allí. La pregunta de si la singularidad está ahí ahora no tiene sentido. No existe una noción universal del ahora.
Consulte también physics.stackexchange.com/q/82678 La singularidad siempre está en el futuro, no está en el cono de luz pasado de ningún observador, incluidos los observadores dentro del EH.
Posibles duplicados: physics.stackexchange.com/q/137618/2451 y enlaces allí.

Respuestas (2)

No hay una respuesta bien definida a esta pregunta. La relatividad general no define la simultaneidad de una manera que nos permita decir si una singularidad de agujero negro se ha formado "ahora". Lo más cerca que GR nos permite llegar a tal definición es que podemos formar una superficie de Cauchy, y dos eventos en esa superficie son "simultáneos" con respecto a esa superficie. Pero cualquier superficie espacial (con algunas restricciones técnicas que aquí son irrelevantes) puede ser una superficie de Cauchy.

En su ejemplo, puede tener una superficie de Cauchy A que contenga el "ahora" del observador exterior y se cruce con la singularidad, o una superficie de Cauchy B que también sea una superficie de "ahora" para ese observador pero que ni siquiera se cruce con el horizonte.

En términos de B, el asunto ni siquiera ha llegado al horizonte "todavía". En términos de A, la materia "ya" pasó por el horizonte y entró en la singularidad.

Permítanme argumentar sobre hechos básicos:

1) es un hecho que la relatividad general tiene soluciones para agregados de masa que tienen una singularidad. Nota: la singularidad ya se describe con una masa macroscópicamente tan grande que cumple las ecuaciones para una singularidad en el centro, de lo contrario no tendrá el comportamiento matemático esperado.

2) hay observaciones en astronomía que pueden equipararse con un modelo de un agujero negro en el centro de las galaxias, como ocurre con nuestra galaxia .

3) Hay explosiones de supernova , y en los remanentes la existencia de un agujero negro masivo es una hipótesis que se ajusta a las observaciones.

Uno puede estar de acuerdo en que se trata de modelos, y tenga en cuenta que todos estos modelos tienen una singularidad con una gran masa al final.

No existe un modelo astrofísico de un agujero negro que se desarrolle a la manera de la nucleosíntesis y la formación estelar. Hay modelos para los agujeros negros primordiales, pero esa es otra historia. Los modelos para la formación de agujeros negros ya tienen una gran masa adjunta para la singularidad.

Por lo tanto, no tiene sentido hablar de: "Lo que digo es que tal vez 13.800 millones de años no fueron suficientes para que la materia caiga hacia adentro y alcance y forme una singularidad". La masa ya está allí por la explosión de la supernova que genera en sus restos un agujero negro.

Al contrario, por eso no todo es un agujero negro, los agujeros negros no se forman a partir de la materia que atraen, pueden crecer y eso es todo.

Una singularidad no tiene masa. La masa es una propiedad de un objeto que existe en el tiempo. Una singularidad (como el espacio, por ejemplo, Schwarzschild) no es un objeto que existe en el tiempo. Una singularidad es un momento en el tiempo cuando el tiempo termina junto con la masa. Además, un agujero negro no tiene centro. La geometría del espacio-tiempo de Schwarzschild dentro del horizonte es un cilindro infinitamente largo de 3 cilindros con una circunferencia que se encoge rápidamente. Además, ninguna solución de agujero negro es válida dentro del horizonte, porque todas las soluciones asumen una métrica estática, pero no es estática dentro del horizonte.
@safesphere sin embargo, las singularidades de los agujeros negros de las matemáticas GR se utilizan para modelar la observación de agujeros negros en astrofísica, contando en masas solares. ¿Estás diciendo que todo el análisis LIGO usando las matemáticas de la fusión de dos agujeros negros es una tontería? ¿Solo una buena aproximación? Bueno, eso está bien, si es una aproximación. . En física, las matemáticas se usan para modelar datos después de todo, y en física los agujeros negros tienen masa.
La gravedad numérica utiliza la métrica de Kerr fuera de los horizontes. Los cálculos no implican singularidades. Lo que hay dentro de un agujero negro es irrelevante, porque ninguna información puede salir o afectar los cálculos.
Creo que te has perdido el punto del OP. El OP habla de la idea de que, debido a la dilatación del tiempo, un observador externo nunca ve pasar la materia por el horizonte.
@BenCrowell ¿No hay singularidades en (0,0,0,0) en todas las fórmulas matemáticas cuando los astrofísicos modelan agujeros negros? ¿No hay una misa asignada allí? Eso es todo lo que estoy discutiendo, que para tener cualquiera de los fenómenos de agujeros negros como un horizonte en cualquier marco, las matemáticas ya tienen una asignación de masa grande, y no hace ninguna diferencia si eliges un observador que no puede verlo a la perfección. existencia matemática de la masa. No hubo observadores cuando se adquirió esa masa matemática al comienzo de la BB, o en la formación de la supernova. La masa está ahí.
"¿No son singularidades en ( 0 , 0 , 0 , 0 ) ?" - No. Por ejemplo, la singularidad de Schwarzschild está "ubicada" (asintóticamente) en ( t , 0 , ϕ , θ ) dónde t va de menos a más infinito y es una dirección en el espacio dentro del horizonte; la segunda coordenada es r = 0 esa es una dirección en el tiempo que termina en cero; y ambos ángulos son arbitrarios. Entonces esta singularidad es (asintóticamente) una línea recta infinitamente larga estirada en el espacio dentro del horizonte (en 4 dimensiones nunca cruza el horizonte a pesar de ser infinitamente larga). Puedes ver esto claramente en el diagrama de Penrose.
(Continuación) Si las cosas caen a través del horizonte en diferentes momentos, terminan en diferentes partes de la singularidad y nunca chocan entre sí. Porque t es tiempo fuera del horizonte, no puede extenderse más allá del Big Bang. En consecuencia, dentro del horizonte, t no puede estirarse en el espacio hasta el infinito negativo, porque esta coordenada se corta en el Big Bang. Es por eso que el agujero negro de Schwarzschild se llama "eterno". No puede existir en la realidad, porque la realidad no es eterna.
@safesphere, estás quisquilloso. Se asigna una masa a la singularidad por construcción, de lo contrario no sería una singularidad, ya sea redonda rosa o manchada. Mi punto es que un conjunto de partículas no formará un agujero negro a menos que haya alguna singularidad con una masa asignada allí. (tal vez al comienzo del universo cuando las densidades de energía eran muy altas, pero no ahora como piensa el operador)
@annav "Se asigna una masa a la singularidad por construcción": no del todo, la masa se asigna al radio en cuestión. Una singularidad no es un objeto al que también se le podría asignar masa. Una singularidad de Schwarzschild es un momento en el tiempo cuando la masa (energía) deja de existir. La masa es una propiedad de un objeto que se mueve en el tiempo. No puede asignar masa a un momento en el tiempo como, "este mediodía fue de dos kilogramos". El espacio dentro del agujero negro de Schwarzschild es un cilindro de 3 cilindros que se encoge que contiene toda la masa "caída" en la eternidad del tiempo exterior y existe hasta el momento de la singularidad.
¿Se puede formar un horizonte de eventos de un agujero negro antes de la singularidad para un observador externo?
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