Un buco nero evaporerebbe attraverso la radiazione di Hawking prima di cadere oltre l'orizzonte degli eventi?

Ci vuole una quantità infinita di tempo perché qualcosa cada oltre l'orizzonte degli eventi di un buco nero dalla prospettiva di qualcuno al di fuori dell'orizzonte degli eventi. I buchi neri evaporano anche dopo un tempo limitato dal punto di vista di un estraneo a causa della radiazione Hawking.

Questo significa che non raggiungeresti mai realmente l'orizzonte degli eventi se cadessi in un buco nero perché il buco nero evaporerebbe?

black-hole hawking-radiation

— Tommaso
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Per essere chiari, se cadessi in un buco nero, caderesti e incontrerai la singolarità molto prima che evaporasse, cosa succede alla persona che cade e ciò che la persona fuori dall'osservazione vede sono 2 prospettive molto diverse dello stesso evento .

— userLTK

Come indica userLTK, la "quantità infinita di tempo per qualcosa che cade oltre l'orizzonte degli eventi" è solo rispetto a un osservatore che osserva un oggetto cadere. L'oggetto reale che sta facendo "cadere" non sperimenta questo, quindi la tua domanda è discutibile. Inoltre, la logica dovrebbe indicare che se ciò fosse vero, nulla potrebbe cadere in un buco nero e quindi nessun buco nero potrebbe ogni forma o ingrandirsi.

— Zefiro,

@zephyr Questo è un punto di grande confusione e nessuno è abbastanza sicuro su come risolverlo. Non ha ancora una risposta completa.

— Sir Cumference,

Un possibile duplicato dell'osservatore Infalling non potrebbe mai attraversare l'orizzonte degli eventi del Black Hole?

— Peter - Ripristina Monica il

Ho votato per lasciare aperta questa domanda - è l'altra domanda che dovrebbe essere chiusa come duplicata, dato che parti di essa sono state copiate direttamente da questa.

— Chappo dice SE Dudded Monica

Risposte:

Ho fatto questa domanda ad un paio di fisici qualche giorno fa. Le grandi menti pensano allo stesso modo, eh?

Innanzitutto, tieni presente che la radiazione di Hawking è solo ipotetica. E ' non è teoria. Se ci fidiamo di questa ipotesi, questo è ciò che possiamo ottenere.

Nella relatività generale, i buchi neri possono essere descritti attraverso una serie di approssimazioni. Ad esempio, la soluzione di Schwarzschild per un buco nero lo descrive come un oggetto eterno - non qualcosa che esiste per alcune volte e non esiste per altri. Secondo questa soluzione, l'orizzonte degli eventi deve essere sempre esistito e deve esistere per sempre.

I buchi neri di Schwarzschild si avvicinano ai buchi neri in modo molto accurato, ma come puoi vedere, non riescono a spiegare come può formarsi un buco nero e (supponendo che la radiazione di Hawking sia reale) non spiegano come si possa eventualmente evaporare.

Naturalmente, quella soluzione non ci aiuterà. Ho continuato a cercarne uno che descriva accuratamente un buco nero evaporabile, ma non ho trovato nulla. La conclusione a cui sono giunto, insieme a quelli che ho chiesto, è che la nostra domanda ha un grosso problema: la radiazione di Hawking è spiegata attraverso la teoria dei campi quantistici.

Quindi, non puoi semplicemente usare una soluzione GR per un buco nero; avresti bisogno di una combinazione empia di teoria quantistica dei campi e relatività generale (tieni presente che sia GR che QFT sono incompatibili in molte situazioni).

Alla fine, tutto si riduce a quanto poco sappiamo davvero dei buchi neri. Non è davvero possibile determinare quale sia la soluzione migliore e la nostra incapacità di conciliare QFT con GR pone un grosso problema. La migliore risposta che potrei dare è "nessuno sa davvero cosa succederebbe se continuassi ad avvicinarti a un buco nero".

Non sappiamo se raggiungeremmo l'orizzonte degli eventi, non sappiamo se il buco nero evaporerà. Semplicemente non li capiamo abbastanza bene da sapere quale soluzione funzionerebbe o come inseriremo QFT. Se in qualche modo riuscissimo a trovare un'approssimazione che combini correttamente GR e QFT, presumo (ma non citarmi su questo) la situazione che hai descritto sarebbe possibile.

Se è possibile, a proposito, allora potremmo dire con sicurezza che un buco nero di qualsiasi dimensione potrebbe farti a pezzi attraverso le maree. Le forze di marea si indeboliscono con l'aumentare delle dimensioni del buco nero, quindi si presumerebbe che un buco nero abbastanza grande non ti spezzasse.

Tuttavia, se prendiamo in considerazione le radiazioni Hawking e se lo scenario proposto fosse effettivamente corretto, il buco nero si ridurrebbe man mano che evapora. Dal momento che si ridurrebbe a un ritmo più veloce mentre ci avviciniamo all'orizzonte degli eventi, presto sarebbe abbastanza piccolo da separarci.

— Sir Cumference
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Supponendo quindi (GRANDE assunzione) che tutto questo funzioni in questo modo e che possiamo in qualche modo sopravvivere alle forze di marea, potremmo quindi assistere all'orizzonte degli eventi che si riduce costantemente da noi mentre ci avviciniamo fino a quando non scompare del tutto? E poi a quel punto, noteremmo che nei pochi momenti necessari (dal nostro punto di vista) per svanire il buco nero, il resto dell'Universo ha invecchiato miliardi di anni?

— chiamato2voyage

@ called2voyage suppongo? Dio sa cosa succederebbe davvero, ma la mia ipotesi è sì. Ma anche se in qualche modo sopravvivessi alla forza sempre crescente delle forze di marea, dovresti affrontare il calore estremo del disco di accrescimento e i campi magnetici incredibilmente forti.

— Sir Cumference,

Lo chiedo perché quella soluzione suona moltissimo come un wormhole a senso unico per il futuro.

— chiamato2voyage

@ called2voyage Ecco come agisce la dilatazione del tempo. Sarebbe lo stesso se continuassi ad avvicinarti alla velocità della luce - il tuo tempo progredirebbe più lentamente rispetto al resto dell'Universo, e il tempo dell'Universo progredirebbe più velocemente rispetto a te. Un buco nero non ha abilità magiche di viaggio nel tempo, usa solo la dilatazione del tempo gravitazionale. Tutti gli oggetti con gravità applicano la dilatazione del tempo gravitazionale, ma i buchi neri continueranno a dilatare il tuo tempo all'infinito mentre ti avvicini ai loro orizzonti di eventi.

— Sir Cumference,

Giusto, ma in questo caso non attraversi mai l'orizzonte, finisci in futuro.

— chiamato2voyage

C'è una FAQ esistente per questo tipo di domande:

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/fall_in.html

Per questa domanda particolare, la risposta è no.

— Douglas
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Come è stato menzionato in un commento di @zephyr, il problema del tempo infinito è in realtà un problema.

Mentre ti avvicini a un buco nero, il parente tempo al tuo punto di vista non cambia nello stesso modo in cui lo fa da una cornice di riferimento diversa.

Guardando la propria situazione, tutto accadrebbe in "tempo reale", tuttavia, tutto ciò che si osservava su di te e la tua situazione richiederebbe "e passerebbe una quantità infinita di secondi per un secondo".

Anche questo è un problema controverso perché ci sono state misurazioni e forse osservazioni (dovrei verificarlo) delle stelle che "cadono" nei buchi neri. Quindi anche il tempo infinito dalla prospettiva degli osservatori esterni non è possibile.

In breve, il modo migliore per rispondere alla tua domanda senza andare troppo in teoria, ipotesi o scienza pazza è semplicemente affermare: No, non significa che.

— LaserYeti
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Se abbiamo osservato una stella cadere in un buco nero (dovrei controllarlo da sola), ciò non significa che abbiamo osservato la stella raggiungere l'orizzonte degli eventi. Potremmo solo vedere la stella essere fatta a pezzi. Sembrerebbe avvicinarsi arbitrariamente da vicino all'orizzonte degli eventi, al punto da sembrare svanire, senza mai raggiungere effettivamente l'orizzonte degli eventi da un quadro di riferimento esterno. Tutta la massa / energia di qualsiasi cosa che cade nel buco nero potrebbe sembrare "sospesa" appena sopra l'orizzonte degli eventi, con la sua velocità apparente che si avvicina asintoticamente allo zero. (O sbaglio.)

— Keith Thompson,