¿La teoría de la relatividad explica los agujeros negros?

La relatividad general no solo explica los agujeros negros, sino que los predice .

Mucha ciencia implica la observación de un fenómeno y luego tratar de explicar ese fenómeno.

Luz de las estrellas, gravedad, mareas: todo esto se observó y estudió antes de que se nos ocurrieran explicaciones científicas.

Pero a veces sucede al revés, donde una teoría hace predicciones inesperadas sobre fenómenos que aún no se han observado. Nadie sabía nada sobre los agujeros negros hasta que la Relatividad General dijo que podían existir. (De hecho, nadie sabía que GR predijo la posibilidad de agujeros negros hasta que Schwarzschild ejecutó los números.) Fue esta predicción la que provocó que algunos miembros de la comunidad científica dijeran que la Relatividad General no estaba lista para el horario estelar hasta que se pudiera resolver este problema. fuera de el.

Pero Einstein era un purista. Si las matemáticas iban en una dirección, ¿quién era él para forzarla en otra dirección solo porque conducía a algo tan extravagante como un agujero negro? Si estaba equivocado, deja que el universo demuestre que está equivocado y luego modifica la teoría.

Esto sucede con más frecuencia de lo que piensas. El Modelo Estándar predijo la existencia de un zoológico de partículas subatómicas, incluido el bosón de Higgs. Debido a que el Modelo Estándar había sido tan confiable en el pasado, nos arriesgamos y gastamos miles de millones para construir un colisionador de partículas lo suficientemente poderoso como para exponer el Higgs, no porque observamos evidencia de su existencia, sino únicamente porque ese es el camino de la teoría. y las matemáticas nos derribaron.

Hasta aquí todo bien.

La relatividad explica y predice los agujeros negros. Karl Schwarzschild resolvió la ecuación GR de Einstein para el Agujero Negro en 1915 el mismo año que Einstein publicó. El radio en el que una masa dada sería un Agujero Negro se conoce como el radio de Schwarzschild. El radio de Schwarzschild de la masa de la Tierra es de 9 mm,

Schwarzschild murió en 1916 de una enfermedad contraída durante la Primera Guerra Mundial en el frente ruso.

Einstein pensó que un Agujero Negro era simplemente una posibilidad matemática que no existía en la naturaleza.

La idea de un cuerpo tan masivo que ni siquiera la luz podía escapar fue presentada por primera vez por John Mitchell en una carta escrita en 1783. Mitchell, por supuesto, basaba sus ideas y cálculos en la gravedad newtoniana porque sus ideas son anteriores a Einstein por más de 100 años. La idea de que la gravedad atraía la luz no tenía mucho sentido con la gravedad newtoniana. Pero la idea de un objeto súper masivo con una velocidad de escape mayor que la velocidad de la luz era intrigante.

La procesión del perihelio de Mercurio puede explicarse utilizando el radio de Schwarzschild. La gravedad newtoniana simplifica el cálculo de la gravedad al suponer que toda la masa está en el punto central de un planeta o estrella. Las ecuaciones de Einstein dicen que la masa más pequeña que se puede condensar es el radio de Schwarzschild, no un punto. Si el cálculo de la órbita de Mercurio se realiza como si la gravedad fuera como una cuerda envuelta alrededor de un poste del radio Schwarzschild del Sol (3 km), obtenemos la procesión del perihelio de Mercurio. Es matemáticamente un poco más complejo que eso, pero la idea básica es correcta.

Si. Para resumir una historia muy larga, bajo GR, la fuente del campo gravitacional es el tensor de energía de estrés

http://en.m.wikipedia.org/wiki/S

no en masa

En condiciones normales, el componente de densidad de energía del tensor de energía de estrés domina a los demás, y la magnitud se reduce a la densidad de masa (a través de E = mc ^ 2), que es el modelo newtoniano.

En condiciones más extremas, los otros componentes del tensor de energía de estrés pueden volverse significativos, especialmente la presión. Considere un objeto muy masivo con presiones interiores extremadamente altas. Si se contrae un poco, la presión interna aumenta. Pero el aumento de la presión aumenta la magnitud del tensor de energía de estrés, lo que aumenta el campo gravitacional, lo que aumenta la presión interna. Bajo ciertas condiciones, los componentes de presión del tensor de energía de estrés pueden causar un circuito de retroalimentación positiva que permite que la intensidad del campo aumente sin límites. Es por eso que es inútil formular una hipótesis sobre alguna nueva forma de materia más allá de la materia de neutrones o quarks que podría detener el colapso gravitacional: el ciclo de retroalimentación positiva aumentará la intensidad del campo a cualquier valor necesario para aplastarlo.

La versión anterior de 1905, Relatividad especial, no lo hace: descuida por completo la gravedad. La versión posterior de 1915, General Relativity, sí, aunque Einstein no se dio cuenta al principio y el crédito es para Karl Schwarzschild (por encontrar la solución a las ecuaciones de Einstein), y otros como Subrahmanyan Chandrasekhar y Robert Oppenheimer (por mostrar esas grandes estrellas de hecho, es probable que colapsen a BH al final de su vida) y a David Finkelstein (por descubrir la importancia real del horizonte de eventos).

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