En general, puedes pensar en las singularidades de la astronomía como ubicaciones en el espacio-tiempo donde muchas cantidades relacionadas con la gravedad se vuelven infinitas y no puedes predecir el movimiento de una partícula en ese punto. (básicamente tu física se descompone)
En astronomía, hay cinco lugares donde puedes encontrar singularidad. (la mayoría de ellos son singularidades gravitacionales)
1) En el punto inicial en el espacio-tiempo del Big Bang.
Si extrapola hacia atrás toda la “línea mundial” de todo en el universo, todos convergerán en un solo punto en el tiempo. (o para una sola hoja infinita si nuestro universo tiene una curvatura exactamente cero). Ese punto tendrá una densidad infinita y ninguna de nuestras teorías físicas es válida en ese régimen.
De todos modos, no es posible ver esta singularidad en la astronomía de la vida real.
2) En el centro del agujero negro.
Nuevamente, si extrapola la línea mundial de todos los objetos que caen en un agujero negro. En un simple agujero negro, los encontrará a todos convergiendo en un solo punto en el espacio (también importante, en tiempo finito para la partícula). En este punto, las cantidades en GR que utiliza para calcular la gravedad aumentan hasta el infinito (p. Ej., Métrica). Encontrará la curvatura del espacio-tiempo (dada por la métrica), se convertirá en infinita y no podrá hacer ninguna predicción de cómo se mueve una partícula en ese punto. Entonces, básicamente, estás nuevamente en una región donde tu física no es válida. Durante muchos años, los astrónomos se consolaron, con la esperanza de que estas singularidades tampoco sean visibles para el mundo exterior, ya que siempre están cubiertas por el horizonte de eventos de agujeros negros que bloquea completamente el extraño mundo interior del agujero negro desde afuera. Pero eso ya no es cierto, ya que en 1991, se demostró que bajo un escenario especial, pero posible, de colapso del núcleo de alguna estrella / polvo giratorio, puede tener singularidades desnudas que no están cubiertas por horizontes de eventos. Observaciones de los efectos de esto es un campo activo de investigación. Hasta ahora nadie ha encontrado nada todavía.
3) En el horizonte de eventos del agujero negro.
A diferencia de otras singularidades, esta no es una singularidad real. Surge solo porque usaste un sistema de coordenadas en tus ecuaciones que se vuelve inválido en estos puntos. Imagina que estás remando por un arroyo en un bote. tienes un GPS que solo te dice latitud y longitud. es decir, solo desplazamiento horizontal. Mides tu velocidad de forma independiente. Y está midiendo una cantidad ficticia 1 / hora, dividiendo numéricamente la velocidad con la distancia desde el GPS. Todo es suave, hasta que caes sobre una cascada. De repente te estás cayendo a alta velocidad, pero en tu sistema de coordenadas de latitud y longitud, tu desplazamiento es cero. y tus cálculos de 1 / hora explotan hasta el infinito. Bienvenido a la singularidad ..
Algo similar sucede cuando usa algunos sistemas de coordenadas particulares en el horizonte de eventos del agujero negro. Pero este problema desaparece por completo, si utiliza algún otro buen sistema de coordenadas. Hay muchas cantidades escalares independientes de coordenadas en GR, que puede calcular, y encontrará que no están explotando en el horizonte de eventos (a diferencia de la singularidad en el centro del agujero negro).
Entonces esta es la única singularidad sobre la cual nadie pierde su sueño.
- ¿Qué pasaría si una estrella del tamaño del universo se encontrara con un agujero negro supermasivo?
- ¿No es posible calcular el radio del universo en función de cuánto tiempo atrás tuvo lugar el Big Bang y qué tan rápido se alejan las galaxias?
- ¿Podría haber alguna vez otro Big Bang?
- Si el universo se está expandiendo, ¿eso significa que la Tierra también está aumentando su distancia del sol?
- Si todo comenzó con un Big Bang y todo fue impulsado fuera del centro, ¿por qué hay colisiones planetarias?
4) En algunas torceduras en el espacio-tiempo.
Aquí muchas cantidades permanecen finitas, sin embargo, el espacio-tiempo puede tener torceduras, básicamente no lisas, como la punta de un cono. De esto es de lo que habla la gente cuando escuchas términos como cuerdas cósmicas.
5) En choques de fluidos, turbulencias …
Estudios recientes han demostrado que puede desarrollar singularidades en el espacio-tiempo cuando estudia algunos choques y turbulencias en los fluidos. Por lo general, no se consideran singularidades gravitacionales, y son de tiempo de vida finito. Estos también se observan en la astronomía de la vida real.
La última no es una singularidad en astronomía, pero es la singularidad más comúnmente encontrada cuando investigas en astronomía.
6) Singularidades en su código de computadora !!
Sí, es muy fácil obtener infinitos y explosiones dentro de una computadora cuando haces simulaciones y cálculos de astronomía. 🙂
PD: También debo mencionar que es un campo de investigación activo para encontrar teorías que no muestran singularidades en cada uno de los escenarios anteriores.
