¿Cada agujero negro tiene una singularidad?

Técnicamente, un agujero negro se define por un horizonte de eventos , y no es necesario que exista una singularidad.

Un horizonte de eventos es el límite entre los rayos de luz [1] que puede y no puede alcanzar el “infinito”.

Una singularidad es un lugar donde los escalares de curvatura explotan.

Es una conjetura en la relatividad matemática que todas las singularidades están ocultas detrás de los horizontes de eventos. Sin embargo, no tengo conocimiento de ninguna conversación con la declaración.

Creo que uno puede construir una situación en la que exista un horizonte de sucesos, pero sin singularidad. Esto implicaría un fluido que se apoya contra el colapso gravitacional dentro de su propio radio de Schwarzschild. Esto probablemente viola una de las condiciones de energía o implicaría una velocidad del sonido más rápida que la velocidad de la luz u otro comportamiento no físico.

Finalmente, el trabajo reciente en simetría redujo la gravedad cuántica de bucles sugiere que no hay singularidad en los agujeros negros en una teoría cuántica de la gravedad.

[1] En realidad, son geodésicas nulas, que son curvas características de las ecuaciones de onda.

Gracias por el A2A. Leo C. Stein ha escrito una respuesta perfectamente buena y solo puedo ofrecer información adicional.

La Relatividad General clásica predice que cada agujero negro tiene una singularidad, dado un conjunto de supuestos razonables. Estos son los teoremas de singularidad de Penrose-Hawking.

En lo que podría diferir de la respuesta de Leo es en definir una singularidad, definida en el contexto de incompletitud geodésica (básicamente, cuando las líneas del mundo terminan en otro lugar que no sea el infinito). Los invariantes de curvatura que se ejecutan hasta el infinito es la prueba de fuego que distingue una singularidad de curvatura genuina de una singularidad que es un artefacto del sistema de coordenadas.

En cuanto a la última parte de los detalles de la pregunta, con respecto a la formación de la singularidad, no existe un modelo matemático de evolución de la singularidad. El CCC Débil (la Conjunción de Censura Cósmica Débil) argumenta que cualquier colapso físicamente realizable en un agujero negro, que la singularidad se habrá formado después de la superficie atrapada con su horizonte aparente. Hay modelos de campo escalar y creo que algunos modelos de colapso no homogéneos donde se forma una singularidad desnuda donde las geodésicas nulas pueden extenderse hasta el infinito, pero ninguna que yo conozca viola el requisito del CCC débil de ser realista.

Estoy de acuerdo con la respuesta de Stein, pero deseo agregar otro caso en el que podría existir un “agujero negro” (BH) sin una singularidad central. Implica un poco de baile sobre las definiciones.

Si algo es inevitable y no puede ser refutado por la observación, pero existe solo en su futuro lejano (quizás infinitamente lejano), ¿dice que existe?

Si intenta formar un BH arrojando materia, es probable que sea la situación en la que se encuentre. En algún momento, el horizonte de eventos es inevitable, y si se forma, la singularidad es inevitable. Pero el horizonte de eventos, debido a la dilatación del tiempo, puede que nunca termine de formarse en su marco de referencia, o en cualquier marco fuera de la ubicación futura del horizonte. Pero ya le resultará casi imposible obtener señales de él.

No hay singularidad. La mecánica cuántica prohíbe que los objetos estén confinados en una región más pequeña que sus longitudes de onda.

La respuesta de Edward Cherlin a ¿Puede un agujero negro realmente tener cero volumen?

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