Si caigo en un agujero negro que se evapora, ¿dónde termino?

Esta pregunta me ha estado molestando por un tiempo. Tengo una hipótesis cruda...

Tal como lo entiendo, un observador que cae en un agujero negro cruzará el horizonte de eventos en algún momento futuro (adecuado) específico, y no será un evento traumático si el agujero negro es lo suficientemente grande (por ejemplo, las fuerzas de marea serán bastante templado).

Además, el observador verá el universo arriba "acelerarse", y podrá ver cualquier fecha futura llegar a un punto distante antes de cruzar el horizonte de sucesos .

Además, los agujeros negros se evaporan, lo que puede dar lugar a algunas advertencias sobre las dos afirmaciones anteriores (que no tienen en cuenta la evaporación).

Así que supongamos que tenemos un gran agujero negro, destinado a evaporarse y desaparecer en el año 10 50 dC. Y supongamos que salto dentro de él, equipado con un telescopio que me permite observar la Tierra. Antes de que alcance el horizonte de sucesos, veré llegar a la tierra el año 10 50 d.C. En ese momento, veré a los astrónomos en la Tierra ondeando banderas para indicar que han visto desaparecer el agujero negro. Entonces, si miro "hacia abajo", veré un espacio vacío sin un agujero negro que se avecina. Entonces, ¿dónde estoy? Si estoy a la deriva en el espacio, ¿estoy en una nube de todos los otros objetos que alguna vez cayeron en el agujero?

Ahora mi cruda hipótesis: a medida que caigo, y el agujero se vuelve más pequeño, y la curvatura cerca del horizonte se vuelve más aguda, seré sacudido por las fuerzas de las mareas y destruido por la radiación de Hawking. Cualquier cuerpo extendido que tenga se desintegrará, por lo que "yo" sobreviviré solo si soy un punto indestructible, y la nube de tales partículas es lo que los astrónomos ven como el destello final de la radiación de Hawking. ¿Es esto incluso cerca de plausible?

¿Hay agujeros negros que no se evaporan?
@honeste_vivere tenía razón; esa edición no tiene sentido como edición.
"Además, el observador verá que el universo de arriba se 'acelera' y puede ver cualquier fecha futura llegar a un punto distante antes de cruzar el horizonte de eventos". – Este es un malentendido común y no es correcto incluso en el caso de que no se evapore (por lo que toda su pregunta no tiene mucho sentido): cualquier observador que caiga cruzará el horizonte de eventos en un tiempo propio finito. En este punto de intersección de la línea de palabra del observador y el horizonte de eventos, el cono de luz pasado del observador no abarcará todo el universo fuera del agujero negro, como se puede demostrar fácilmente usando el diagrama de Kruskal-Szekeres.
(Debo mencionar que esto ya fue señalado por @finbot a continuación, por lo que su respuesta merece algunos votos a favor).

Respuestas (6)

Unas pocas cosas:

1) El hecho de que un observador que cruza el horizonte de eventos no necesariamente sienta efectos negativos EN EL MOMENTO DE CRUZAR el horizonte, no significa que no terminará inevitablemente en la singularidad, donde habrá muchos efectos negativos. --todas las curvas temporales que cruzan el horizonte terminan en la singularidad en una cantidad finita de tiempo propio. Para una partícula que cae en un agujero negro que no gira, en realidad es la misma cantidad de tiempo adecuada que le tomaría caer en una masa puntual newtoniana.

2) Debe tener mucho cuidado con lo que quiere decir con 'horizonte' en el caso de un agujero negro que eventualmente se evapora. Hay varias definiciones de 'horizonte', y dependiendo de cómo se resuelva la singularidad, y de cómo se evapore el agujero, estas diferentes definiciones pueden diferir en significado--la diferencia más común es el horizonte aparente-un 'punto en el cual, para este dado el tiempo, no puedes volver atrás', y el horizonte de sucesos--'el punto en el que DEBES terminar en la singularidad'. Es posible que su espacio-tiempo de agujero negro en evaporación tenga un horizonte aparente pero no un horizonte de eventos, por ejemplo. En ese caso, toda la paradoja desaparece.

3) Una respuesta cuidadosa de esto requiere el dibujo cuidadoso de un diagrama de Penrose-Carter del espacio-tiempo relevante. Si lograste ajustarlo de alguna manera para que cayeras, dispararas tus cohetes durante el tiempo suficiente para sobrevivir a la recontracción del horizonte, la respuesta corta es que no recibirías toda la información sobre todo el futuro, solo eso determinado. por el "pasado nulo" del horizonte, conocería todos los rayos luminosos y temporales que caían en el horizonte, pero no los que se dirigían hacia el lugar donde solía estar el horizonte a veces más tarde que cuando el horizonte el horizonte estaba allí.

Lo siento si esta respuesta es demasiado balbuceante. Puedo aclarar en los comentarios si es necesario.
+1 por su tercer punto sobre el diagrama de Penrose, en particular
No estoy seguro de que esto responda a la pregunta. 1) esta bien, que pasa primero, llego a la singularidad o veo las banderas? 2) si podemos estar de acuerdo en que no cruzo el horizonte de eventos (porque no dura lo suficiente o no existe en absoluto), entonces, ¿dónde termino? 3) Trabajaré en un diagrama, pero la secuencia de eventos aún no está clara para mí.
Bueno, el objetivo de dibujar el diagrama sería ver que en realidad no verías todas las banderas; verías un subconjunto de ellas, correspondiente al 'pasado nulo' del punto en el que cruzas el horizonte aparente. (Otra extraña consecuencia de la evaporación de los agujeros negros es que la pila de sus horizontes aparentes en realidad forma una superficie temporal transitable en el espacio-tiempo más grande). Dado que en ningún momento podrá escapar de la luz local, no obtendrá ninguna paradoja más grave que la que obtendría de la curvatura del camino en la paradoja gemela.
Lo siento, lo anterior no fue tan claro como me gustaría. Habría un punto del espacio-tiempo donde el horizonte aparente se desvanece, o cruzas el horizonte aparente. Los rayos similares a la luz que señalan que el evento iría al futuro y se cruzarían con la tierra. Luego, rayos similares a la luz con información de los vuelos regresarían. Pero, ya estarías fuera del agujero para entonces. Así que no hay contradicción.
Corrígeme si me equivoco, pero me parece recordar de Gravitation de Wheeler et al. que impulsar los cohetes una vez dentro del horizonte del agujero negro no ayudará sino que incluso empeorará las cosas. Pero es posible que solo estuvieran considerando el caso no rotativo para ese comentario en particular.
Eso realmente suena ahora que lo pienso. En el caso de rotación, sé que en realidad no estás obligado a terminar cruzando la singularidad del anillo: hay un horizonte interior, dentro del cual, los conos de luz se realinean y la estacionariedad es posible nuevamente.
Todavía no lo veo del todo, pero veo que tendré que hacer un estudio serio por mi cuenta antes de obtener una buena comprensión de la evolución del espacio-tiempo cerca de un agujero negro que se evapora. Gracias.
Un diagrama real o un enlace a uno ayudaría mucho.

Tengo entendido que un observador en caída libre que cae en un agujero negro no verá llegar ninguna fecha futura a un punto distante antes de cruzar el horizonte de eventos. Creo que eso es cierto solo para un observador acelerado que flota cada vez más cerca de un horizonte.

Finalmente veo que realmente sabes cosas sobre un agujero negro que se evapora, así que voté a favor de tu respuesta. Creo que hay muchos idiotas por ahí que cometieron un error matemático al pensar que el infaller ni siquiera alcanzará el horizonte de sucesos antes de que el agujero negro se vuelva significativamente más pequeño por la radiación de Hawking, lo que probablemente explica por qué esta pregunta no tuvo más votos positivos que negativos antes. . Eso no cambia el hecho de que cierta suposición de la mecánica cuántica todavía predice que hay un cortafuegos en el horizonte de eventos.
Esta es la respuesta correcta a la pregunta de OP.

Hay una investigación en curso con respecto a su pregunta y se han propuesto algunas soluciones. yo recomiendo

En resumen, se propone que la energía interna del observador que cae se transforme completamente en energía cinética y luego en radiación. Esta radiación se llama radiación "pre-Hawking". Aunque hay algunos argumentos en contra.

La evaporación de un agujero negro es un evento que tiene lugar antes de que una partícula pueda alcanzar el horizonte de eventos en un tiempo coordinado. Cuando la métrica de Schwarzchild se usa para rastrear eventos fuera del horizonte de eventos, solo hay una realidad, independientemente de las coordenadas utilizadas para realizar las mediciones. Es decir, según se calcula utilizando la métrica de Schwarzchild, ya sea que se mida en tiempo coordinado o en tiempo local (apropiado), un agujero negro se evaporará antes de que una partícula pueda alcanzar el horizonte de eventos. Esto sugiere que es físicamente imposible que algo cruce un horizonte de sucesos. Si desea una explicación más completa, escribí un breve artículo sobre el tema: Weller D. "Cinco falacias utilizadas para vincular los agujeros negros con el espacio-tiempo relativista de Einstein". Progreso en Física, 2011, v. 1, 93 .

Creo que esto está mal. El hecho de que un observador externo nunca te observe cruzar el horizonte de eventos no significa que no hayas cruzado el horizonte de eventos en poco tiempo. El agujero negro en realidad termina de evaporarse mucho más tarde de cruzar el horizonte de eventos.
Sólo hay una realidad y una secuencia lógica de eventos. El punto de vista desde el cual se hacen las observaciones no cambia la secuencia lógica. Si desde fuera del agujero negro se observa que el agujero negro se evapora antes de que se pueda cruzar el horizonte de sucesos, entonces ocurre la misma realidad dondequiera que se realicen las observaciones. Debido a la dilatación del tiempo resultante de la gravedad, un objeto que cae hacia un agujero negro percibirá el paso del tiempo (medido por la frecuencia de la luz) a un ritmo diferente al de un observador distante. Pero ambos observadores verán la misma secuencia lógica de eventos.

Si el agujero negro se evapora, un observador distante recibirá señales de luz de un objeto que ingrese al horizonte de eventos antes de la señal de evaporación, y no hay contradicción. La paradoja surgió porque en el caso de estado estacionario, las señales de luz del objeto se reciben indefinidamente en el futuro del observador, y se asumió que este sería el caso también para la evaporación.

Creo que mi primer párrafo a continuación es incontrovertible. El segundo párrafo es lo que entiendo que es la situación, y bien puede estar equivocado (como el 99,9% de lo que se escribe sobre los agujeros negros)

Lo que importa es solo dónde está el "observador" que cae en el instante en que el agujero se evapora. Puede (probablemente debería) usar el tiempo adecuado como medida, pero necesita usar la posición (en relación con el horizonte de eventos) como medida para este propósito. Entonces, de alguna manera necesitamos responder a la pregunta "¿cuánto ha progresado el tiempo propio en el instante en que el agujero se evapora?".
Qmechanic sugiere que usemos la detección de eventos fuera del agujero negro del observador que cae, y la corrección de esto parece ser evidente.

Entonces, la única pregunta es si la luz de cada momento anterior a la evaporación del agujero es capaz de alcanzar la ubicación del observador que cae antes de que penetre en el horizonte. Ignorando los efectos de la Mecánica Cuántica por ahora, parece que GR predice que el observador que cae permanece fuera del horizonte.
QM podría en realidad 'transferir' al observador dentro del horizonte, pero nuevamente la pregunta no es qué sucede en el tiempo adecuado, sino dónde está el observador en el instante en que lo alcanzan los pulsos de reloj progresivos generados externamente. Tengo entendido que, en esta medida, la "observación descendente" en realidad se acerca al horizonte de eventos, no cae a una singularidad central como sugieren los análisis que utilizan el tiempo adecuado con exclusión de todo lo demás.