Buco nero senza singolarità?

La mia domanda riguarda l'equivalenza tra avere un orizzonte degli eventi e avere una singolarità.

Da un lato l'implicazione sembra abbastanza ovvia:

• Una singolarità implica avere un orizzonte degli eventi e quindi un buco nero. Dato che la massa è compressa in uno spazio a volume zero, se ti avvicini abbastanza ci sarà un punto in cui la velocità di fuga diventa più grande della velocità della luce in modo da ottenere un buco nero per definizione.

Ma che dire del contrario? Avere un orizzonte degli eventi implica l'esistenza di una singolarità?

Potrebbe essere che tu abbia una stella di neutroni abbastanza grande da raggiungere una velocità di fuga uguale alla velocità della luce ma non abbastanza forte da far crollare la materia?

Anche se tale stella non può esistere perché la forza forte collassa prima di raggiungere un orizzonte degli eventi, ciò non significa un'equivalenza.

Significa solo che per un valore specifico della massima forza forte questo non è possibile, ma immagina ora una materia esotica immaginaria che ha una forza molto più grande.

Per una tale questione di "fantascienza", sarebbe possibile raggiungere un orizzonte degli eventi senza crollare in una singolarità, giusto?

O è davvero un'equivalenza tra questi due concetti, in modo tale che, indipendentemente dalla resistenza del collasso, non raggiungerà mai un orizzonte degli eventi?

Avere un orizzonte degli eventi implica l'esistenza di una singolarità?

Un orizzonte eventi non è un componente intrinseco di un determinato oggetto. Non è come una volta che una stella si trasforma in un buco nero, improvvisamente ottiene un orizzonte degli eventi. L'orizzonte degli eventi è semplicemente un confine matematico che definisce la distanza da una massa cui la velocità di fuga è uguale alla velocità della luce. Posso calcolare un tale limite per un buco nero, per il Sole, la Terra o anche per te. Quindi immagino che la risposta qui sia no, avere un orizzonte degli eventi non implica l'esistenza di una singolarità .$M$

Potrebbe essere che tu abbia una stella di neutroni abbastanza grande da raggiungere una velocità di fuga uguale alla velocità della luce ma non abbastanza forte da far crollare la materia?

La risposta qui, tecnicamente, è no. Il motivo è che una volta che richiede una velocità maggiore o uguale alla velocità della luce per sfuggire al tuo oggetto, è necessariamente un buco nero. Questa è la definizione di un buco nero. Ciò significa che questa stella di neutroni che proponi è in realtà un buco nero. Un'altra definizione equivalente di buco nero è qualsiasi oggetto la cui massa è concentrata all'interno dell'orizzonte degli eventi di quell'oggetto.

Ma potresti ancora chiedere, potresti avere un buco nero in cui la massa all'interno dell'orizzonte degli eventi non è una singolarità. Ciò richiederebbe una sorta di supporto per evitare che la questione crollasse fino alla singolarità. La risposta a questa domanda è che attualmente non è noto. Il problema è che all'interno degli orizzonti degli eventi, improvvisamente devi lavorare sia con la teoria dei campi GR sia con quella quantistica, ma quelle due teorie non giocano bene. Invece dovresti usare una teoria della gravità quantistica ma questa teoria non è stata sviluppata. Quindi, in definitiva, qualsiasi risposta a questo sarebbe un'ipotesi fino a quando questa teoria non sarà pienamente chiarita.

Una vera stella di neutroni inizierebbe a collassare quando la forza della sua gravità supera la forza della pressione di degenerazione dei neutroni, prima che abbia un orizzonte degli eventi.

Mentre ti avvicini all'orizzonte degli eventi, la forza necessaria per fermare una massa stazionaria dal cadere all'infinito. Quindi non credo che nessuna forza finita, immaginaria o di altro genere, possa mantenere una stella a forma di stella dopo che raggiunge la densità critica alla quale ha un orizzonte degli eventi.

Detto questo, prevedere esattamente cosa succede all'interno o all'interno dell'orizzonte degli eventi richiederebbe probabilmente una teoria quantistica della gravità, e io non ne ho una.

Singolarità significa "la mia teoria non funziona qui". In altre parole, GR non è in grado di prevedere cosa succede nel punto, quindi chiama questo punto una singolarità.

La cosa più importante non è confondere la mappa con il territorio. GR è la mappa, un vero buco nero è il territorio. GR è la mappa che ci consente di prevedere ciò che troveremo nel territorio.

Se la mappa dice "non so davvero di questo punto", non dovresti aspettarti che quando entri nel territorio vedrai una Cosa Infinita Incommensurabile lì. È molto contro la nostra esperienza storica. Ad oggi, di volta in volta abbiamo osservato cose normali limitate sul territorio, ma non abbiamo mai visto Cose Infinite Incommensurabili. In ogni caso, quando una vecchia mappa diceva che avremmo visto l'infinito, scoprimmo che le misurazioni di un territorio erano limitate e falsificavano così tanto quella mappa (quella teoria).

Quindi sembra che dovremmo aspettarci che la singolarità come parola si riferisca solo alla mappa. Non dovresti davvero aspettarti di osservare una singolarità (una cosa della mappa) quando la tua nave reale entra in un buco nero (una cosa del territorio).

Si potrebbe scoprire che GR ha approssimativamente ragione su un orizzonte degli eventi, ma sappiamo già che non è abbastanza buono per descrivere ciò che è al centro.

La risposta specifica sulla domanda di una stella di neutroni che scompare all'interno di un orizzonte degli eventi ma che rimane in una sorta di equilibrio è no. Almeno, non è secondo la Relatività Generale, che al momento è l'unico gioco rispettabile in città.

Non è per due motivi. Innanzitutto, in GR, la pressione che sostiene una stella è anche una fonte di gravità (o curvatura spazio-temporale). La crescente pressione richiesta per supportare una stella di neutroni in aumento di fine diventa autodistruttiva, indipendentemente da quale meccanismo o particella fornisce quella pressione. Questo limite viene raggiunto da circa 1,2 a 1,4 raggi di Schwarzschild (a seconda di come sono collegati la pressione e la densità del materiale) e gli oggetti stabili non possono essere più piccoli.$M/R$

In secondo luogo, la matematica di GR mostra chiaramente che all'interno dell'orizzonte degli eventi un oggetto non può essere fermo e che le sue coordinate radiali devono diminuire e una singolarità (o una rottura in GR come $r \rightarrow 0$ se preferisci) verrà formato su una scala temporale di $\sim r_s/c$, dove $r_s$è il raggio di Schwarzschild. Ciò è inevitabile in quanto l'aumento del tempo è al di fuori dell'orizzonte degli eventi.

I dettagli potrebbero essere leggermente diversi per un BH rotante (Kerr). La formazione di una singolarità è ancora attesa, ma un Kerr BH isolato può formare una singolarità ad anello . Ciò non altera l'impossibilità di avere un oggetto stabile / statico all'interno dell'orizzonte degli eventi (in GR) e si prevede che si formerà una "singolarità".

zephyr ha ragione sul fatto che avresti bisogno della gravità quantistica per capire veramente cosa succede all'interno degli orizzonti degli eventi. Ma la descrizione tradizionale di ciò che accadrebbe all'interno dell'orizzonte degli eventi di un buco nero (più o meno ignorando la meccanica quantistica) è che non esiste alcuna forza che possa impedire alla materia di formare una singolarità. Il sistema di coordinate all'interno dell'orizzonte degli eventi è tale che, parlando rozzamente, la direzione futura punta verso il centro. Quindi non puoi avere una pila di materia abbastanza densa da adattarsi all'interno di un orizzonte degli eventi e allo stesso tempo abbastanza forte da non crollare in una singolarità.

Un buco nero potrebbe essere di qualsiasi dimensione. Potrebbe essere la dimensione di un sistema planetario. Data una specifica distribuzione della materia, penso che non sia necessariamente necessaria una singolarità per essere presente.

Ma dato il fatto che la materia all'interno del buco nero non può sfuggire, alla fine si avvicinerà sempre di più e finirà per creare quella singolarità.

Anche se immaginiamo un buco nero con corpi rigidi con strutture per impedirne l'implosione, l'entropia interna alla fine farebbe crollare quelle strutture e otterresti comunque una singolarità abbastanza velocemente.

È tutto basato sulla mia comprensione dei buchi neri, non sono uno scienziato. Mi piacerebbe se qualcuno potesse dirmi se ho capito bene.