Si la materia nunca puede cruzar el horizonte de eventos, ¿cómo se forma un agujero negro en primer lugar?

La idea de que la materia nunca pueda cruzar el horizonte de eventos es, técnicamente, incorrecta.

La declaración se basa en el escenario de ‘partícula de prueba’ donde un objeto muy pequeño que no tiene gravedad propia cae en un agujero negro. En este caso, la partícula parece quedar atrapada en el horizonte y, de hecho, nunca la cruza en el ‘sistema de laboratorio’ del observador externo. Paradójicamente, en su propio momento, simplemente cae por el horizonte. Este ejemplo generalmente se discute en los libros de texto sobre GR y es muy instructivo, ya que muestra la relatividad del tiempo bajo la presencia de la gravedad y el hecho de que el horión no es una singularidad ‘verdadera’ sino solo un artefacto de las elecciones de coordenadas (todavía es un horizonte, sin embargo).

Sin embargo, la vida real no es un libro de texto, las partículas sin gravedad propia no existen. Cada masa que se acerca al horizonte ejerce fuerzas de marea en el horizonte y el horizonte se eleva para eventualmente tragarlo. No hay ninguna ley que prohíba que el horizonte se extienda sobre una partícula, tampoco hay una ley contra el horizonte abultado. El ‘teorema sin pelo’ que prohíbe soluciones simétricas no rotacionales es válido para agujeros negros estáticos: una partícula masiva que cae en el agujero negro no es una situación estática.

El hecho de que las formas de onda de GW150914 y GW151226 sigan exactamente las predicciones numéricas dan una fuerte pista de que los agujeros negros realmente se fusionan. Una vez que se detecte la señal característica de ‘anillo’ (se necesitan señales más grandes que las detectadas para elevar estas señales por encima del ruido), será una fuerte evidencia de que en realidad se está formando un solo agujero negro simétrico y que las cosas no están ‘atrapado en el horizonte’.

Toma una estrella de neutrones. Es materia está en un estado degenerado. Los neutrones están muy apretados, ocupando todos los estados cuánticos posibles. Según el principio de exclusión, los fermiones no pueden ocupar el mismo nivel cuántico. Sin embargo, de acuerdo con el principio de incertidumbre, aquí hay margen de maniobra: la posición está muy bien definida al estar empaquetada como está, pero el impulso es, por lo tanto, muy incierto.

Hay un radio de Schwarzchild debajo de la superficie. La tierra también tiene uno, 3 cm de diámetro centrado en el núcleo. El radio de schwarchild de una estrella de neutrones está mucho más cerca de su superficie.

Agreguemos más masa. Lo extraño es que la estrella de neutrones no aumentará apreciablemente su diámetro, y de hecho puede volverse más pequeña cuanto más cosas le pongas. La masa adicional se suma a la incertidumbre de los momentos, pero la posición está aún más definida. Sigue agregando más hasta que el radio de Schwarzchild crezca hasta que pase la superficie. ¡Y bum! ¡Calabozo!

Nada tenía que “cruzar” el horizonte de eventos. El radio de Schwarzchild es solo un límite matemático, existente para todos los objetos, incluido usted. Gana realidad física, se convierte en un horizonte de eventos, una vez que hay un diferencial gravitacional suficiente, es decir, mucha masa en el interior, nada en el exterior. Si bien ese radio todavía está incrustado dentro de la masa, todavía no es un BH. Es el hecho de que los fermiones pueden ocupar varios niveles en el “espacio de impulso” que les permite ocupar aparentemente la misma posición, agregando así masa sin aumentar el diámetro que hacen posible un BH físico.

La segunda pregunta dentro de su primera y segunda pregunta me parece más interesante de lo que podemos observar: ¿Cómo se forman los agujeros negros en primer lugar y aún más: cuántos hay y dónde? ¡LOS AGUJEROS NEGROS SON HERMOSOS! (Contradictio en terminis)

La materia solo entra en un agujero negro, nunca sale. Es una calle de sentido único. Es solo la gravedad como la fuerza abrumadora que hace lo que hace para siempre. Lo que podemos observar hoy sobre los agujeros negros existentes no es mucho. Incluso la luz no puede escapar de los agujeros negros, la luz ni siquiera puede escapar de su horizonte de eventos. Entonces, ¿a quién le importa un horizonte de eventos y sus observadores? El hecho de que no podamos observar y estudiar los agujeros negros directamente no me molesta, tampoco me interesa la dilatación del tiempo, eso es solo una física elegante desde el punto de vista de los observadores. Me importa la realidad de Black Holes, lo que está pasando. Si no podemos observar algo no significa que no está sucediendo. Si observamos algo no significa que saquemos las conclusiones correctas. Pero tenemos una teoría bastante buena, respaldada por observaciones confiables, de cómo se forman (se pueden) formar los agujeros negros en primer lugar: la materia se vuelve más y más densa dentro de las estrellas gigantes, en algún momento se quedan sin combustible a pesar de ganar masa (principalmente hidrógeno) como combustible) a través de la gravedad fuera de su entorno y en un momento colapsan porque la energía externa (fusión nuclear) pierde la “lucha” de la fuerza de trabajo interna: ¡Gravedad! El resultado: una Super o Hyper nova, dejando un Agujero Negro “atrás”. Es materia súper compacta o densa, energía en realidad.

Una gran estrella evoluciona en un agujero negro.

Pero después de ese momento de ser otra cosa, un Black Holes puede y seguirá ganando masa a través de la gravedad continuamente si puede, quemando esa pequeña masa ganada en sus capas externas, convirtiéndola en energía, emitiendo luz. Pero esa luz nunca abandona el Agujero Negro, o su horizonte de eventos, debido a esa misma gravedad fuerte. ¿Y qué, solo es luz? La luz que permanece en el interior no significa pérdida de masa. (nuestro sol pierde masa a través de la emisión de luz, un agujero negro no lo hace) Durante miles de millones de años, los agujeros negros crecerán un poco en masa y siempre lo harán en mi opinión. No necesito ninguna prueba de observación de ningún observador o observador apropiado que observe algo rápido o extendido en algún lugar muy lejano y, por lo tanto, hace mucho tiempo.

Nuestra comprensión de la gravedad (clásica) predijo los agujeros negros como una consecuencia lógica. Tenemos pruebas sólidas indirectas de su existencia en el centro de cada galaxia que estudiamos. Es muy difícil observar un agujero negro realmente grande, pero lo hicimos. Los agujeros negros más pequeños lejos y fuera del centro son casi imposibles de detectar. Aún así, apuesto a que cada galaxia realmente grande tiene varios agujeros negros pequeños que orbitan agujeros negros grandes y todos estos agujeros negros grandes orbitan un agujero negro súper aún más masivo en el centro de esa gran galaxia. ¡Nuestra Vía Láctea es solo una pequeña galaxia, en comparación con las realmente grandes!

¿Tengo prueba? No, por supuesto que no, pero para mí es lógico, no necesito luz observada para hacerlo posible en mi cerebro.

Todavía hay mucho que aprender sobre los agujeros negros. ¿Lo haremos en el futuro cercano? Realmente espero que sí. Si alguna vez se teorizó y se acordó, Quantum Gravity arrojará una nueva luz inesperada sobre todo, incluidos los agujeros negros. Un origen fundamental del Universo Global también lo hará, pero eso es aún más en el futuro. Debemos esperar a un nuevo Darwin.

No lo es De acuerdo con la coordenada de tiempo de un extraño (generalmente llamado sistema de coordenadas Schwarzschild), se necesita un tiempo infinito para que se forme un agujero negro. Por otro lado, después de unos minutos, el objeto que se está formando (todavía) tiene propiedades que lo hacen prácticamente indistinguible de un agujero negro. Entonces, para todos los propósitos “prácticos”, existen agujeros negros. Solo que no en realidad.

Mi opinión sobre esto es que es simplemente una cuestión de observación. Claro, no podemos observar cosas que caen en un BH, no el horizonte de eventos real; se desplaza masivamente hacia el rojo y desaparece. ¿Por qué eso significa que no está sucediendo?

Digamos que tienes un haz de neutrinos. Los elegí porque pueden viajar tan cerca de c que es una diferencia insignificante. Usted dispara su rayo a un BH y el rayo no debería verse afectado: si apunta hacia la derecha, no se dobla, y en realidad no acelerará porque está cerca de c de todos modos. Llegará al centro de ese BH al mismo tiempo que habría alcanzado un área de espacio vacío si no hubiera habido BH. Me siento cómodo diciendo que un BH no debería ralentizar un rayo de nada dirigido a él (¿verdad?). Mientras tanto, coloque un elegante iDetector Apple neutrino 2016 en el otro lado y vea que su haz ha sido absorbido. Puede medir el efecto del BH grande por su mayor gravedad que afectaría sus satélites de monitoreo. Todo esto me dice que el BH es más grande a pesar de que no hemos “observado” nada entrar en él.

En cuanto a la dilatación de tiempo infinito de lo que cayó, bueno, los fotones experimentan dilatación de tiempo infinito. No experimentan el paso del tiempo. Para ellos, el momento de emisión y absorción es el mismo. No tenemos ningún problema para decir que pueden ir a lugares. Me parece perfectamente razonable decir que la luz que disparamos al BH en el centro de la Vía Láctea llega allí, y llega ANTES de que la luz disparemos a los extraterrestres en Andrómeda, ya sea que el conjunto de fotones envejezca o sea observable cruzando un EH.

Recuerde, es posible que no pueda detectar el pensamiento o la inteligencia en los comentarios de Donald Trump, pero podemos INFERIR que tiene actividad cerebral porque tiene respiraciones espontáneas.

Te topaste con un caso de relatividad extrema. De hecho, es cierto que un observador externo nunca ve la forma del horizonte de eventos. Ese evento permanece para siempre en el futuro del observador externo. En cambio, el observador externo ve que la materia se aproxima al horizonte de sucesos, pero debido a la dilatación extrema del tiempo, parecerá que se ralentiza, y la luz de él se desplazará hacia el rojo hasta el punto de desaparecer de la vista. Entonces, para todos los propósitos y propósitos prácticos, esa materia que cae parecerá haber sido tragada por el agujero negro, pero el evento real de formación del horizonte nunca se observa.

Las cosas son diferentes para un observador que cae, que cruzará el horizonte en un tiempo finito medido por su propio reloj.

La materia puede entrar en el horizonte de eventos. De hecho, incluso la luz no puede escapar de ella. Y sobre la creación del agujero negro, se formó la muerte de una estrella. En la vida de una estrella hay una batalla constante entre la gravedad que absorbe todo dentro y la fusión que empuja la materia hacia afuera. Cuando una estrella se queda sin combustible (hidrógeno), la gravedad gana y la estrella entera se reduce a un tamaño muy pequeño. Pero el peso / masa sigue siendo el mismo. Una vez leí en alguna parte, si una estrella de tamaño igual a la Tierra muriera, se reduciría si se agrega una pequeña bola de golf.

También el tiempo nunca se detiene. Simplemente parece que la entidad está congelada en el tiempo. Honestamente, esto es solo una teoría. Todavía no poseemos la tecnología para verlo. Se ven utilizando un fenómeno llamado explosión de rayos gamma, que ocurre al nacer un agujero negro. Pero la pregunta sigue siendo ¿son precisos? Para reflexionar: si un agujero negro se ve a 1 año luz de distancia, recibiremos la noticia 1 año después. Y todos los agujeros negros conocidos están al menos a 1 millón de años luz de distancia.

Parece que está asumiendo que el horizonte de eventos tiene un tamaño fijo.

No es fijo, su tamaño está relacionado con la cantidad de cosas que entra. Antes de que algo entre, el EH tiene un tamaño cero, por lo que desde el punto de vista de los observadores externos, no es nada inconsistente con toda la masa que se encuentra en la superficie del EH.

Un macro agujero negro se forma cuando un evento cósmico poderoso colosal, probablemente por nubes moleculares o una estrella supermasiva, rasga un agujero en la tela del espacio haciendo que la tela se precipite en la abertura recién formada. Luego, a partir de ese momento, el espacio en sí mismo fluye constantemente hacia el agujero negro evitando que se cierre o que la tela del espacio se selle sobre sí misma.