Una pregunta muy interesante y complicada. Varias partes para responder:
- Los agujeros negros (BH) podrían existir espontáneamente en el residuo del big bang y no requieren creación, per se. Esto se ha especulado durante mucho tiempo, pero no se ha probado.
- El radio de un horizonte de sucesos es r = 2GM / c² o directamente proporcional a la masa cerrada M. Pero si comienza con un fluido o gas uniforme (aproximadamente), la masa es proporcional al cubo del radio M = densidad x 4/3 π r³. Entonces, el horizonte de eventos (EH) se formará primero en el punto más externo. Esto significa que no puede formar un BH al comprimir algo desde el exterior, ya que la fuerza externa seguramente está sujeta a la limitación de la dilatación del tiempo en las referencias externas. De todos modos, esta no es la forma en que se forman los BH, así que solo es un punto interesante, no un tapón de BH.
- Entonces el BH tiene que formarse a partir del colapso interno. La aceleración del campo en el tiempo local es proporcional a GM / r² por unidad de masa colapsada. Esto todavía es de orden inferior que la tasa de aumento de masa en cubos con el radio, por lo que el EH todavía se forma en el exterior para cualquier tipo de distribución de masa de objeto inicial razonable (es decir, sin contar la masa descendente posterior, no es parte de esta pregunta).
Mientras que la aceleración es proporcional a GM / r², la velocidad se acerca rápidamente a cero a r = 2GM / c². La expresión completa para reducir la velocidad es la relación de dilatación de tiempo 1 / √ (1-2GM / rc²). Entonces, la pregunta es, sin ser demasiado exacto y, por lo tanto, demasiado complicado (es decir, estoy a punto de cometer un no-no en circunstancias normales) ¿cuál de las dos expresiones gana?
Podemos preguntar sobre el límite del producto de los dos como r → 2GM / c². El producto es GM / r² ÷ √ (1-2GM / rc²). Con un poco de álgebra puedes ver que este límite es cero, así que sí, la formación del horizonte se detiene en el marco externo. Pero tal vez no realmente? Discusión a continuación.
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¿Es esto simplemente un artefacto coordinado? Considere que la conservación de la energía y el impulso son leyes de física bien verificadas que casi nadie cuestiona. Son válidos solo en coordenadas homogéneas (teorema de Noether). Cualquier experimento real se puede hacer en coordenadas homogéneas, ya que en otras coordenadas se violarían las leyes de conservación y, por lo tanto, el experimento no se podría hacer, entraría en conflicto con las leyes comprobadas. Las referencias de coordenadas en las que procede la formación no son homogéneas y, por lo tanto, nunca se pueden realizar experimentos en ellas.
Ya expliqué cómo un in-faller no puede sacrificarse para realizar tal experimento aquí. La respuesta de Robert Shuler a ¿Por qué el espacio-tiempo es curvo? Será destruido en el horizonte de eventos o antes, independientemente de cuán grande sea el agujero negro o cuán suaves sean las fuerzas de marea. Eso no es lo que lo destruye. Está extendido sobre el horizonte de eventos, de lo contrario el BH se volvería abultado. Entonces, de hecho, nada pasa por el horizonte independientemente de la dilatación del tiempo. En el mejor de los casos, se acumularían allí. Pero el horizonte en sí es una singularidad coordinada, y no puede incluirse en un sistema de coordenadas compatible con Noether, que es un problema físico real que indica que la existencia real del horizonte en el universo físico actual es imposible.
Sin embargo, antes de apresurarse a concluir que nunca se forman BH, piense en un viejo dicho de Spock en Star Trek: “Una diferencia que no hace diferencia no es diferencia”. De hecho, nada que se acerque infinitamente al horizonte puede regresar, así que para la práctica y con fines de observación, el BH que aún se forma es indistinguible de un BH ya formado.
