Buraco negro sem singularidade?

Minha pergunta é sobre a equivalência de ter um horizonte de eventos e uma singularidade.

De um lado, a implicação parece bastante óbvia:

• Uma singularidade implica ter um horizonte de eventos e, portanto, um buraco negro. Como a massa é comprimida em um espaço de volume zero, se você chegar perto o suficiente, haverá um ponto em que a velocidade de escape será maior que a velocidade da luz e, por definição, você obterá um buraco negro.

Mas e o contrário? Ter um horizonte de eventos implica a existência de uma singularidade?

Será que você tem uma estrela de nêutrons massiva o suficiente para atingir uma velocidade de escape igual à velocidade da luz, mas não forte o suficiente para fazer a matéria desmoronar?

Mesmo que essa estrela não possa existir porque a força forte entra em colapso antes de atingir um horizonte de eventos, isso não significa uma equivalência.

Significa apenas que, para algum valor específico da força forte máxima, isso não é possível, mas imagine agora uma matéria exótica imaginária que possui uma força forte muito maior.

Para esse assunto de "ficção científica", seria possível alcançar um horizonte de eventos sem cair em uma singularidade, certo?

Ou é realmente uma equivalência entre esses dois conceitos, de modo que, por mais resistente que seja o colapso da matéria, ela nunca alcançará um horizonte de eventos?

Ter um horizonte de eventos implica a existência de uma singularidade?

Um horizonte de eventos não é um componente inerente a nenhum objeto. Não é como uma vez que uma estrela se transforma em um buraco negro, de repente ela ganha um horizonte de eventos. O horizonte de eventos é apenas um limite matemático que define a distância de uma massa onde a velocidade de escape é igual à velocidade da luz. Eu posso calcular esse limite para um buraco negro, para o Sol, a Terra ou até você. Então, acho que a resposta aqui é não, ter um horizonte de eventos não implica a existência de uma singularidade .$M$

Será que você tem uma estrela de nêutrons massiva o suficiente para atingir uma velocidade de escape igual à velocidade da luz, mas não forte o suficiente para fazer a matéria desmoronar?

A resposta aqui, tecnicamente, é não. A razão é que, uma vez que requer uma velocidade maior ou igual à velocidade da luz para escapar do seu objeto, é necessariamente um buraco negro. Essa é a definição de um buraco negro. Então isso significa que essa estrela de nêutrons que você propõe é na verdade um buraco negro. Outra definição equivalente de um buraco negro é qualquer objeto cuja massa esteja concentrada dentro do horizonte de eventos desse objeto.

Mas você ainda pode perguntar, você poderia ter um buraco negro onde a massa dentro do horizonte de eventos não é uma singularidade? Isso exigiria algum tipo de suporte para impedir que o assunto desmoronasse até a singularidade. A resposta para isso é que atualmente é desconhecido. O problema é que, dentro dos horizontes de eventos, de repente você precisa trabalhar com a teoria de campos quânticos e de GR, mas essas duas teorias não são boas. Em vez disso, você deve usar uma teoria da Gravidade Quântica, mas essa teoria não foi desenvolvida. Portanto, em última análise, qualquer resposta a isso seria um palpite até que essa teoria se concretize totalmente.

Uma estrela de nêutrons real começaria a entrar em colapso quando a força de sua gravidade exceder a força da pressão de degeneração de nêutrons, antes de ter um horizonte de eventos.

À medida que você se aproxima do horizonte de eventos, a força necessária para impedir que uma massa estacionária caia se aproxima do infinito. Portanto, não acho que nenhuma força finita, fictícia ou outra, possa manter uma estrela em forma de estrela depois de atingir a densidade crítica em que possui um horizonte de eventos.

Dito isto, prever exatamente o que acontece no horizonte de eventos ou dentro dele provavelmente exigiria uma teoria quântica da gravidade, e eu não a tenho.

Singularidade significa "minha teoria não funciona aqui". Em outras palavras, o GR é incapaz de prever o que acontece no momento, por isso chama esse ponto de singularidade.

O mais importante é não confundir o mapa com o território. GR é o mapa, um verdadeiro buraco negro é o território. GR é o mapa que nos permite prever o que encontraremos no território.

Se o mapa diz "realmente não sei sobre esse ponto", você não deve esperar que, ao entrar no território, verá uma coisa infinita incomensurável lá. É muito contra a nossa experiência histórica. Até a presente data, observamos repetidamente coisas finitas normais no território, mas nunca vimos coisas infinitas incomensuráveis. Em todos os casos, quando um mapa antigo dizia que veríamos o infinito, descobrimos que as medições de um território eram finitas e falsificavam esse mapa (essa teoria).

Parece que devemos esperar que a singularidade como uma palavra se refira apenas ao mapa. Você realmente não deve esperar observar uma singularidade (uma coisa do mapa) quando sua nave entra em um buraco negro (uma coisa do território).

Pode acontecer que o GR esteja certo sobre um horizonte de eventos, mas já sabemos que não é bom o suficiente para descrever o que está no centro.

A resposta específica sobre a questão de uma estrela de nêutrons desaparecer dentro de um horizonte de eventos, mas permanecer em algum tipo de equilíbrio é não. Pelo menos, não é de acordo com a General Relativity, que é o único jogo respeitável na cidade atualmente.

Não é por duas razões. Em primeiro lugar, em GR, a pressão que suporta uma estrela também é uma fonte de gravidade (ou curvatura espaço-tempo). A pressão crescente necessária para apoiar uma estrela de nêutrons com aumento de acaba se tornando autodestrutiva, independentemente do mecanismo ou partícula que fornece essa pressão. Esse limite é atingido em cerca de 1,2 a 1,4 raios Schwarzschild (dependendo de como a pressão e a densidade do material estão relacionadas), e os objetos estáveis ​​não podem ser menores.$M/R$

Segundo, a matemática do GR mostra claramente que, no horizonte de eventos, um objeto não pode ser estacionário e que sua coordenada radial deve diminuir e uma singularidade (ou uma quebra no GR como se você preferir) será formada em uma escala de tempo de , em que é o raio de Schwarzschild. Isso é tão inevitável quanto o aumento do tempo está fora do horizonte de eventos.∼ r s / c r $r \rightarrow 0$$\sim r_s/c$$r_s$

Os detalhes podem ser ligeiramente diferentes para uma BH giratória (Kerr). A formação de uma singularidade ainda é esperada, mas um Kerr BH isolado pode formar uma singularidade em forma de anel . Isso não altera a impossibilidade de ter um objeto estável / estático dentro do horizonte de eventos (em GR) e espera-se que uma "singularidade" se forme.

zéfiro está certo de que você precisaria de gravidade quântica para realmente entender o que acontece dentro dos horizontes de eventos. Mas a descrição tradicional do que aconteceria dentro do horizonte de eventos de um buraco negro (mais ou menos ignorando a mecânica quântica) é que não há força que possa impedir a matéria de formar uma singularidade. O sistema de coordenadas dentro do horizonte de eventos é tal que, falando bruscamente, a direção futura aponta para o centro. Portanto, você não pode apenas ter uma pilha de matéria densa o suficiente para caber dentro de um horizonte de eventos e, ao mesmo tempo, forte o suficiente para não cair em uma singularidade.

Um buraco negro pode ter qualquer tamanho. Pode ser do tamanho de um sistema planetário. Dada uma distribuição específica da matéria, acho que você não precisa necessariamente de uma singularidade para estar presente.

Mas, dado que a matéria dentro do buraco negro não pode escapar dela, eventualmente ela se aproxima cada vez mais e acaba criando essa singularidade.

Mesmo se imaginarmos um buraco negro de corpo rígido com estruturas para impedir a implodição, a entropia interna acabaria fazendo com que essas estruturas entrassem em colapso e você ainda obteria uma singularidade rapidamente.

Tudo é baseado no meu entendimento sobre buracos negros, não sou cientista. Eu adoraria se alguém pudesse me dizer se eu entendi direito.