¿Está un agujero negro en su mayor parte vacío entre el núcleo y el horizonte de eventos?

Un agujero negro es una solución de vacío para las ecuaciones de Einstein, lo que quiere decir que es un espacio-tiempo plano de Ricci, excepto en la singularidad de curvatura, que existe en el interior del horizonte de eventos. Entonces, por definición, ese espacio-tiempo está vacío en el sentido de que no contiene materia.

Sin embargo, un agujero negro real bien puede tener materia que cae, debido a que un compañero estelar orbita lo suficientemente cerca como para ser desgarrado por las fuerzas de marea.

En este caso, el interior del agujero negro teóricamente siempre contendría materia que cae y, por lo tanto, se desviaría de una solución de Schwarzschild o Kerr. No sería Ricci plano, no precisamente.

La naturaleza de la solución cerca de la singularidad de curvatura se ha investigado en tales casos, en la relatividad general clásica, mediante el uso de expansiones asintóticas, y se descubrió que el espacio-tiempo se vuelve caótico a medida que se aborda la singularidad futura en el interior.

Entonces, el espacio-tiempo real allí depende de toda la historia de toda la materia que ha caído en el horizonte de eventos.

Sin embargo, la mayoría de los físicos que estudian la gravitación ahora piensan que se necesita una teoría cuántica de la gravedad para estudiar la naturaleza del espacio-tiempo cerca de la singularidad. Entonces esto es obviamente especulativo. Y, en teoría, nadie puede investigar el interior de un agujero negro y luego informar los resultados a los observadores externos.

Un agujero negro solo tiene un horizonte de eventos, en este Universo. No conocemos ninguna fuerza finita que pueda mantener algo en el horizonte de eventos, mucho menos “justo dentro de él”.

PERO…

  • Es un error pensar que el agujero negro tiene un “núcleo”, el eje espacial radial es temporal, el “núcleo” es el Fin del Tiempo;
  • Lo que sea que ocurra, está en compañía de la radiación de Hawking “fallida”, y se espera que un infaller interactúe con los fotones del pasado y el futuro de cualquier cosa que haya caído ante ellos.

El Universo está en su mayor parte vacío, en nuestra caída del evento Big Bang, hasta el Fin del Tiempo. Y se vuelve más vacío en el tiempo de avance.

¿Cuando?

Su pregunta es problemática porque supone que la parte entre el núcleo y el horizonte de eventos existe “ahora” y podemos hablar de ello como tal. Pero cada agujero negro todavía se está formando (a menos que ya estuviera presente en el Big Bang) debido a la dilatación del tiempo.

En algún momento futuro lejano, las cosas ahora acumuladas en el horizonte de eventos destellarán hacia la singularidad, tal vez, de acuerdo con la relatividad general de todos modos, y luego lo que suceda estará determinado por interacciones cuánticas que aún no podemos calcular.

No. Aquí está el razonamiento de mi respuesta que no parece ser compartido por muchos astrofísicos.

La gravedad neta (y por lo tanto la curvatura espacio-temporal) en el centro de cada cuerpo masivo es cero. Todo astrofísico debe estar de acuerdo con esta afirmación.

La gravedad del fieltro es más fuerte en la superficie dura de los cuerpos que son lo suficientemente sólidos como para evitar que un segundo cuerpo pase a través del cuerpo principal. Un cuerpo que cae en caída libre a un segundo cuerpo mucho más masivo no experimenta la gravedad de la masa más grande como algo que es detectable en los movimientos de cualquier cosa, mecánica o electrodinámica, dentro de su marco espacio-temporal. (Hay un ligero efecto de curvatura que podemos ignorar aquí porque no es importante para el argumento central. Puedes aprenderlo en los libros de texto de espacio-tiempo). El segundo cuerpo aumenta la velocidad a medida que cae en caída libre hacia el más masivo. cuerpo pero ese espacio-tiempo es plano (casi). La curvatura espacio-temporal (fuerza gravitacional) para el segundo cuerpo existirá cuando se detenga, como por una superficie que esté a una buena distancia del centro, o si se activaran los propulsores de cohetes para evitar la aceleración de caída libre a la masa mayor.

Si un agujero negro tuviera toda su masa en un punto en su centro, entonces el lugar donde la gravedad es la más fuerte y la más débil (cero neto) coincidiría. Esta es una contradicción física.

Los agujeros negros presentan una singularidad matemática a los físicos que no saben cómo hacer las matemáticas sobre los horizontes del espacio-tiempo, pero una singularidad no necesariamente significa un punto infinitesimal.

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