Os buracos negros são realmente singularidades?

Os buracos negros não podem ser objetos super densos? Eles ainda podiam ser pretos (afinal, a cor do preto nunca exigia realmente uma física especial) e tinham um campo gravitacional muito forte. Se suspeitarmos que ela realmente absorve a luz devido à sua gravidade, é possível que haja gravidade forte o suficiente para capturar a luz, não deixando irradiar quando a matéria cai nesse objeto.

Só estou tendo dificuldade em aceitar que tudo pode existir com uma propriedade infinitamente grande, pois isso levaria a uma massa infinitamente grande, levando a forças infinitamente grandes ... que apenas destruiriam o universo infinitamente rápido, não? Então, acho que um objeto supermassivo pode ser tão durão quanto sem precisar ser uma singularidade.

Esta resposta é, até certo ponto, baseada em opiniões. Partilho seu ceticismo sobre a existência de singularidades matemáticas estritas, como a Relatividade Geral poderia prever. Isso ocorre principalmente porque a suposição de uma singularidade estrita ignora a teoria quântica. Uma abordagem para superar a singularidade é um Gravastar . Related é uma estrela de Planck . Ambas as abordagens tentam superar os paradoxos próximos à cantuária. Uma resposta completa pode eventualmente ser fornecida por uma gravidade quântica ainda a ser definida .

Outra dificuldade para buracos negros "reais" é a rotação. A solução de Schwarzschild não deve ser esperado para ocorrer em buracos negros do mundo real.

Em vez disso, uma solução Kerr (ou pode ser uma métrica Kerr-Newman ) se aproximará de objetos astronômicos reais, incluindo, portanto, pelo menos rotação, e pode haver alguma carga elétrica residual.

Uma partícula sem massa que viaja com a velocidade da luz resulta em uma energia indefinida de acordo com a Relatividade Especial. A natureza abre uma física dedicada a partículas sem massa, permitindo que elas tomem qualquer energia para resolver esse intervalo indefinido. De maneira semelhante, a natureza pode abrir um novo tipo de física dentro dos buracos negros para resolver o paradoxo entre a Relatividade Geral e a teoria quântica.

O que é uma singularidade?

Uma singularidade é um ponto no universo em que a matéria é infinitamente densa. A singularidade está no centro do buraco negro e, muitas vezes, se esconde atrás de um horizonte de eventos. Então, basicamente, uma singularidade é um ponto no espaço em que muita matéria é comprimida em um espaço muito pequeno. Quando você tem uma questão de singularidade , não chega ao infinito. Densidade é o que vai para o infinito. Densidade e matéria são coisas diferentes.

Uma singularidade é frequentemente criada em uma explosão de supernova. Uma supernova é o local onde uma estrela é causada quando há tanta matéria no centro de uma estrela (no final de sua vida) que a estrela não pode suportar sua própria força gravitacional, e cai em si mesma e explode.

A segunda maneira pela qual uma supernova pode acontecer é em um sistema estelar binário - onde, se houver uma anã branca , ela rouba matéria da outra estrela e, eventualmente, acumula tanta coisa que explode.

Uma singularidade é causada pelas grandes estrelas, não pelas pequenas. Pequenas estrelas que explodem em uma supernova criam algo chamado estrelas de nêutrons.

Então, o que é um buraco negro?

Um buraco negro é uma área no espaço com um campo gravitacional tão forte que nem a luz pode escapar. Buracos negros não têm a cor preta, eles não têm uma cor porque não podemos ver nenhuma luz retornando deles. Portanto, não, a luz não é absorvida. Buracos negros também podem se dissipar, devido a um mecanismo chamado Radiação Hawking

Existem vários tipos de buracos negros, incluindo:

• Buracos negros supermassivos (freqüentemente encontrados no centro das galáxias)

• Buracos negros estelares

• Buracos negros primordiais

• Buraco negro rotativo (Kerr)

Finalmente, existem três áreas principais dentro de um buraco negro.

Este diagrama pode nos mostrar muitas coisas, por exemplo, como os buracos negros não têm uma força gravitacional que atravessa todo o universo.

Em uma nota final, podemos calcular a área em que nem a luz pode escapar usando o raio de Schwarzschild . Visto como você disse que esta resposta não deve incluir a relatividade, também não incluirei matemática. O raio de Schwarzschild, em resumo, é onde o horizonte de eventos está em um buraco negro.

Sumário

Desculpe por fornecer uma resposta estranhamente longa, eu estava tendo problemas para entender o que você não entendia e pensei que se explicasse uma singularidade - certamente o ajudaria, desculpe se acabei de dizer coisas que você já sabe. Forneci alguns links da Wikipedia, se você quiser dar uma olhada em alguns dos termos que deixei em itálico. Você também pode querer olhar para a termodinâmica do buraco negro

• Raio de Schwarzschild
• Ergosphere
• Radiação Hawking
• anã branca
• Termodinâmica do buraco negro

Eu acho que você está partindo da premissa de que existe uma maneira de estabilizar um objeto extremamente denso dentro do horizonte de eventos de um buraco negro. Na teoria clássica da Relatividade Geral, a singularidade é inevitável. Uma vez dentro de um horizonte de eventos, um objeto é obrigado a avançar e alcançar a singularidade em um tempo finito, da mesma maneira que você é obrigado a avançar no tempo, gostando ou não.

Portanto, é impossível ter algo no GR clássico que se pareça com um buraco negro e tenha um horizonte de eventos, mas que não forma algum tipo de singularidade. Entretanto, sabemos que o GR clássico deve quebrar em escalas extremamente pequenas (quânticas), de modo que é perfeitamente possível que algo aconteça para impedir singularidades em uma teoria quântica da gravidade.

Portanto, é perfeitamente livre inventar uma versão da Relatividade Geral que permita algum tipo de evitação de uma singularidade. Mas existem (pelo menos) dois requisitos. (1) Deve explicar todas as outras coisas que o GR clássico explica perfeitamente bem. (2) Deveria ter consequências observáveis ​​fora do horizonte de eventos, porque, caso contrário, seria inútil observar o umbigo (IMO).

NB: Buracos de minhoca e afins podem ser possíveis em buracos negros rotativos (GR), mas meu entendimento limitado é que eles se formam apesar da singularidade (que não é mais um ponto). Em outras palavras, a singularidade ainda existe, mas a matéria não acaba inevitavelmente (mas vai para outro lugar!)

As coisas que você escreveu sobre massa infinita, força infinita etc. estão erradas. A massa de um buraco negro é bem definida, assim como seus efeitos gravitacionais. Uma massa finita ainda surge do cálculo da integral de uma densidade infinita sobre o volume zero.

É comum descrever uma singularidade como um ponto de densidade infinita, mas na verdade elas são mais gerais do que isso: são algum tipo de comportamento patológico na métrica do espaço-tempo. Se singularidades são fenômenos físicos reais ou apenas demonstram o ponto em que uma teoria (neste caso, a relatividade geral) não pode mais descrever a natureza, é uma questão de debate.

O teorema da singularidade de Penrose demonstra que, sob um certo conjunto de suposições muito razoáveis, o colapso gravitacional de um objeto como uma estrela inevitavelmente leva a uma singularidade. Observe que a prova é de incompletude geodésica (ou seja, as linhas do tempo de algum objeto em queda livre terminam abruptamente). Isso não é (necessariamente) o mesmo que as aparentes singularidades de curvatura da "densidade infinita" que ocorrem em soluções idealizadas de buracos negros, como a métrica de Schwarzschild.

Há muitas boas respostas para isso no nível físico, mas não vejo essa resposta, então darei uma resposta brevemente.

Só estou tendo dificuldade em aceitar que tudo pode existir com uma propriedade infinitamente grande, pois isso levaria a uma massa infinitamente grande, levando a forças infinitamente grandes ... que apenas destruiriam o universo infinitamente rápido, não é?

Se os buracos negros têm infinitos, o que só é possível se tiverem uma singularidade, então esses infinitos são, por definição, infinitos pequenos e não infinitos a qualquer distância, até mesmo uma fração da distância de um átomo. Portanto, "destrua o universo por forças infinitas", com certeza, se o universo fosse menor que um átomo, ou talvez dentro do horizonte de eventos, onde ele não poderia fazer nada além de cair em direção à singularidade, mas a qualquer distância segura e razoável, preto. buracos não são perigosos e não são uma ameaça para o universo.

Então, eu acho que um objeto supermassivo pode ser tão durão quanto sem precisar ser uma singularidade

e

Gravastars para o resgate! Apenas o que eu precisava. Finalmente, alguns teóricos que não se sentem confortáveis ​​com objetos infinitamente desagradáveis ​​que povoam nosso universo!

OK, para iniciantes, as leis da física são o que são e não se importam com o que pensamos. Quanto às coisas serem "desagradáveis", isso está nos olhos de quem vê.

Há 2000 anos atrás, o "fogo do inferno" era visto como magma saindo de um vulcão ocasional e o inferno estava dentro da terra. Hoje, o interior da Terra gera um campo magnético que nos protege e nos fornece placas tectônicas, o que é realmente útil para os planetas que sustentam a vida. O interior da Terra não mudou, mas nossa percepção mudou enormemente. Agora nós amamos o interior da Terra, mas há 2.000 anos as pessoas temiam.

100 anos atrás, todo mundo pensava que o Universo era a Via Láctea e 80 anos atrás, eles pensavam que o Universo era eterno, até que aquele péssimo Hubble sugeriu que o Universo tivesse um começo e, bom, tanto por coisas eternas. Se o Hubble dissesse isso 300 anos antes, ele seria queimado na fogueira, sem dúvida, com uma placa que dizia "blasfemador"

Esse é o problema com o ponto de vista. Não é uma imagem completa. Os buracos negros formam um grande "homem boogie", como algo que come tudo e não pode ser escapado, mas isso é apenas parte do quadro geral.

O próprio Einstein achou que os buracos negros eram uma ideia desagradável (ele também não gostava muito de mecânica quântica), então Einstein imaginou que o Universo tinha alguma lei física que impedia a formação de buracos negros e isso poderia até ser o caso, mas honestamente, quão diferente é ser esmagado lentamente em torno do horizonte de eventos por uma eternidade versus esmagado rapidamente na singularidade ou o que quer que ocorra no centro. De um certo ponto de vista, é praticamente a mesma coisa.

Algumas teorias chegaram ao ponto de sugerir que os buracos negros são lugares mágicos com universos inteiros de bebês dentro deles . Acho esse pensamento mais criativo que a ciência, mas a verdade é que o que acontece dentro do horizonte de eventos permanece dentro do horizonte de eventos e ninguém sabe.

Em buracos negros em geral :

Eles são muito úteis. A formação de buracos negros, e o colapso gravitacional e o rebote do colapso, cria e distribui elementos pesados ​​por toda a galáxia e no colapso que cria um buraco negro ou estrela de nêutrons, algo como 90% da matéria da estrela é explodida , reciclado, se preferir, de volta à galáxia e apenas 10% mais ou menos, forma o núcleo em colapso.

Você pode pensar no buraco negro como um remanescente desagradável da morte de uma estrela, mas acho o fato de que grandes estrelas reciclam e distribuem grande parte de sua matéria pela galáxia para serem altamente legais. Buracos negros supermassivos também ajudam na formação de galáxias, então a verdade é que os buracos negros são muito úteis, mesmo que você não queira cruzar com um deles.

Agora, sobre o que acontece dentro de um buraco negro, já existem algumas boas respostas e eu não quero demorar muito, principalmente porque sou um leigo, mas acho que a especulação dessa região exótica dentro do horizonte de eventos é grande. ser muito divertido de se pensar.

Pessoalmente, não acredito em singularidades. Eu (PENSO), que a natureza das ondas e do campo da mecânica quântica e o fato de o espaço vazio ter propriedades que, por exemplo, pares de partículas antipartículas podem se formar essencialmente do nada (o que torna possível a radiação do hawking), acho que provavelmente algum tipo de espaço exótico que nunca é uma singularidade completa.

Eu não acho que exista o que poderia ser chamado de material físico dentro de um buraco negro. Acho que as coisas se comportariam de maneira diferente disso, mais parecida com a natureza exótica de um próton ou elétron do que a natureza física de uma superfície, mas esses são apenas meus pensamentos sobre o assunto. Sem uma teoria quântica da gravidade, é um pouco como os cegos olhando para um mapa. Ninguém sabe. (demasiado longo?)

Acredito que os buracos negros são singularidades no sentido em que são importantes, não estão definidos para ter qualquer localização significativa ou velocidades conhecidas. Eu não acho que isso significa singularidade no sentido de ter raio zero.