Può esistere un buco nero?

Nel 1939, Robert Oppenheimer e altri conclusero che alcune stelle di neutroni potevano crollare in buchi neri e che nessuna legge nota della fisica sarebbe intervenuta. Per quanto ne so, non esistono dati osservativi che dimostrino l'esistenza di un orizzonte degli eventi di un buco nero.

Supponendo che esista un buco nero con un orizzonte degli eventi, allora ci sono tutti i tipi di matematica che spiegano ciò che si osserva esternamente, si avvicina all'orizzonte degli eventi. Può essere spiegato cosa vede un osservatore in caduta mentre si avvicina all'orizzonte degli eventi. Tuttavia, ciò che accade quando un osservatore in caduta oltre l'orizzonte degli eventi, il risultato è un'assurdità matematica, in quanto l'osservatore osserverebbe l'universo fuori dall'orizzonte degli eventi come oltre "la fine dei tempi".

Sembra che passare attraverso un orizzonte degli eventi sia matematicamente assurdo come un oggetto con massa diversa da zero che raggiunge e supera la velocità della luce, poiché richiederebbe una quantità di energia più che infinita in quest'ultimo, o più di una quantità infinita di tempo nel primo.

Quindi, un orizzonte degli eventi può anche "esistere" in primo luogo, se "esistente" significa entro i limiti di qualsiasi momento dopo il big bang e prima di una quantità infinita di tempo da qualsiasi punto all'interno dell'universo.

Sembra che l'esistenza dei buchi neri sembri essere ben accettata, sebbene più veloce di quanto il viaggio della luce non sia sotto l'attuale comprensione della fisica della relatività.

Vi sono prove dell'esistenza di entrambi i buchi neri e dei loro orizzonti di eventi.

Le prove primarie per i buchi neri di massa stellare derivano dalle osservazioni sulla dinamica dei sistemi binari. Ciò che è stato trovato, per almeno 20 sistemi binari, è che la stella otticamente visibile ha un compagno oscuro, che di solito è più massiccio e più massiccio di quanto possa essere supportato come una stella di neutroni o qualsiasi altra configurazione degenerata ( e principalmente - vedi Narayan & McClintock (2014) per una recensione eccellente e accessibile).$>3M_{\odot}$$>5M_{\odot}$

I buchi neri supermassicci nei centri delle galassie possono anche essere "pesati" usando la dinamica del gas, o nel caso della nostra Galassia, osservando le stelle in orbita qualcosa che deve avere una massa di , tuttavia è notevolmente compatto ed emette radiazioni piccole o assenti.$4.4\times10^{6}M_{\odot}$

Le prove per gli orizzonti degli eventi sono più circostanziali, ma non assenti. In ogni caso, l'assenza di prove non sarebbe prova di assenza: gli orizzonti degli eventi sono difficili da dimostrare; sono piccoli e lontani, con firme osservative inafferrabili. La mancanza di un orizzonte degli eventi poteva essere compensata solo inventando qualcosa di ancora più bizzarro di un buco nero.

L'argomento più avvincente per un orizzonte degli eventi si trova nelle fonti che si esprimono da ciò che li circonda, sia in un sistema binario che nei centri delle galassie (vedi Narayan e McClintock 2008; leggi in particolare la sezione 4) . In alcune circostanze, il flusso di accrescimento può diventare radicalmente inefficiente (buio), nel qual caso ci si aspetta che se il flusso di accrescimento raggiunge una "superficie", irradierà fortemente la sua energia cinetica mentre si termina all'impatto. D'altra parte, un orizzonte degli eventi buco nero può ingoiare tali flussi senza lasciare traccia. La previsione è che, nei loro stati bassi, gli acceleratori transitori del buco nero saranno molto meno luminosi rispetto alle loro controparti a stella di neutroni, e questo è ciò che si trova (di un fattore 100).

Un'altra prova è che i binari a stella di neutroni quiescenti mostrano un'emissione termica calda, presumibilmente proveniente dalla superficie della stella di neutroni. Nessuno è stato visto dai binari del buco nero. I lampi di raggi X di tipo I sono osservati nei binari a stella di neutroni, causati da un accumulo di materia e successiva accensione nucleare sulla loro superficie. I candidati al buco nero non mostrano queste esplosioni. Il tasso di accrescimento sul buco nero supermassiccio al centro della Galassia dovrebbe produrre radiazione termica su qualsiasi "superficie" che sarebbe abbastanza visibile nella parte infrarossa dello spettro. Non è stato effettuato tale rilevamento.

Tutte queste osservazioni sono meglio spiegate se il buco nero non ha superficie e può semplicemente far "scomparire" l'energia accumulata all'interno del suo orizzonte degli eventi. Narayan e McClintock concludono che queste linee di prova sono "impermeabili ai controargomenti che invocano una forte gravità o stelle esotiche".

Da quando questa domanda è stata posta, abbiamo osservato l'ombra di un buco nero e il suo disco di accrescimento , e si comporta come previsto dai nostri modelli .

Come tale, sembrerebbe che esistano buchi neri e i loro orizzonti di eventi.