Может ли для стороннего наблюдателя сформироваться горизонт событий черной дыры раньше сингулярности?

Это не дубликат, мой вопрос не о том, имеют ли ЧД сингулярность или нет, а о том, достигла ли из-за замедления времени материя центра и образовала сингулярность за 13,8 млрд лет (что могло бы просто будь секундантом внутри ЧД).

Я прочитал эти вопросы:

Можем ли мы иметь черную дыру без сингулярности?

Может ли сингулярность кривизны (т.е. ЧД), определяемая в терминах геодезической неполноты, действительно существовать в природе?

Почему сингулярность в черной дыре, а не просто «очень плотная»?

Отвечая на первый вопрос, Джон Ренни говорит:

Я думаю, что есть полуправдоподобный способ объяснить, почему материя не может избежать коллапса в сингулярность, но не воспринимайте это слишком буквально. Выше я упоминал, что если скорость убегания на горизонте событий равна скорости света, то скорость убегания внутри горизонта событий должна быть выше скорости света. Но все силы, например электростатические силы, удерживающие вас в форме, распространяются со скоростью света. Это означает, что внутри горизонта событий электростатическая сила не может удерживать материю в форме, потому что она не может достаточно быстро распространяться наружу. Это также относится к слабым и сильным силам, и конечным результатом является то, что ни одна сила не способна противостоять внутреннему падению материи в сингулярность.

Теперь я понимаю, что теоретически ЧД должна иметь сингулярность, и вся материя будет падать в сторону сингулярности, а поскольку теоретическая скорость убегания больше скорости света, никакие силы не смогут противостоять гравитационному притяжению, и материя упадет в необычность.

Мой вопрос в другом. Я имею в виду, что здесь, в нашей вселенной, прошло 13,8 миллиарда лет, но это может быть всего лишь секунда внутри ЧД из-за разницы между энергией напряжения ЧД и внешней Вселенной (пустое пространство в более крупном масштабе). ); эта разница создает такое огромное замедление времени, что 13,8 миллиарда лет по нашим часам снаружи здесь могут быть всего лишь секундой внутри ЧД.

Теперь это означало бы, что, хотя я понимаю, что никакие силы не могут противостоять притяжению гравитации внутрь, образуя сингулярность, тем не менее, у материи еще не было достаточно времени, чтобы образовать сингулярность.

Я говорю о том, что, возможно, 13,8 миллиардов лет было недостаточно для того, чтобы материя упала внутрь, достигла и образовала сингулярность, может быть, не существует одиночных черных дыр, где материя действительно успела бы упасть и сформировать сингулярность.

Вопрос:

Возможно ли, что 13,8 миллиарда лет по нашим часам здесь, на Земле, было недостаточно (время внутри ЧД, может быть, всего секунда), чтобы материя упала и достигла и сформировала сингулярность внутри ЧД во Вселенной?

13,8 млрд лет снаружи не равны секунде внутри черной дыры. Он равен секунде зависания на определенном расстоянии от горизонта событий, чем дольше ожидание — тем меньше расстояние. На горизонте время останавливается, а внутренняя часть черной дыры причинно отсоединена от внешней вселенной, поэтому любые сравнения бессмысленны.
Вы спрашиваете, может ли горизонт событий образоваться перед сингулярностью для стороннего наблюдателя?
@Qmechanic да, спасибо, я должен отредактировать заголовок? А если это возможно, то сингулярность могла бы так и не образоваться для стороннего наблюдателя за 13,8 миллиарда лет.
@ ÁrpádSzendrei дело в том, что это не имеет значения. Вы не можете увидеть сингулярность или проверить ее каким-либо разумным образом. Единственное, что вы можете сделать, если вы полны решимости показать ее существование, — это отправиться в экспедицию в черную дыру, и в этом случае вы будете десинхронизироваться с часами Вселенной при входе достаточно, чтобы увидеть сингулярность, когда вы там. Вопрос о том, существует ли сейчас сингулярность, бессмысленен. Нет универсального понятия «сейчас».
Также см. physics.stackexchange.com/q/82678 . Сингулярность всегда находится в будущем, она не находится в световом конусе прошлого любого наблюдателя, включая наблюдателей внутри ЕН.
Возможные дубликаты: physics.stackexchange.com/q/137618/2451 и ссылки в нем.

Ответы (2)

На этот вопрос нет четко определенного ответа. Общая теория относительности не определяет одновременность таким образом, который позволил бы нам сказать, сформировалась ли сингулярность черной дыры «сейчас». Самое близкое, что ОТО позволяет нам прийти к такому определению, состоит в том, что мы можем сформировать поверхность Коши, и два события на этой поверхности «одновременны» по отношению к этой поверхности. Но любая пространственноподобная поверхность (с некоторыми техническими ограничениями, которые здесь не имеют значения) может быть поверхностью Коши.

В вашем примере у вас может быть поверхность Коши A, которая содержит «сейчас» внешнего наблюдателя и пересекает сингулярность, или поверхность Коши B, которая также является поверхностью «сейчас» для этого наблюдателя, но даже не пересекает горизонт.

Что касается Б, то дело «еще» даже не достигло горизонта. С точки зрения А материя «уже» прошла через горизонт и ушла в сингулярность.

Позвольте мне аргументировать основные факты:

1) фактом является то, что общая теория относительности имеет решения для агрегатов масс, имеющих особенность. Примечание: сингулярность уже описывается макроскопически с массой, настолько большой, что она удовлетворяет уравнениям для сингулярности в центре, иначе она не будет иметь ожидаемого математического поведения.

2) в астрономии есть наблюдения, которые можно согласовать с моделью черной дыры в центре галактики, как это верно для нашей галактики .

3) Происходят взрывы сверхновых , а в остатках существование массивной черной дыры — гипотеза, подходящая наблюдениям.

Можно согласиться, что все дело в моделях, и отметить, что все эти модели имеют в конце сингулярность с большой массой.

Не существует астрофизической модели черной дыры, развивающейся по типу нуклеосинтеза и звездообразования. Существуют модели первичных черных дыр, но это уже другая история. Модели формирования черных дыр уже имеют большую массу, связанную с сингулярностью.

Таким образом, не имеет смысла говорить: «Я говорю о том, что, возможно, 13,8 миллиардов лет было недостаточно для того, чтобы материя упала внутрь, достигла и образовала сингулярность». Масса уже находится там благодаря взрыву сверхновой, который порождает в своих обломках черную дыру.

И наоборот, именно поэтому все не является черной дырой, черные дыры не образуются из материи, которую они притягивают, они могут расти, и все.

Сингулярность не имеет массы. Масса – это свойство объекта, существующее во времени. Сингулярность (пространственноподобная, например, Шварцшильда) не является объектом, существующим во времени. Сингулярность — это момент времени, когда время заканчивается вместе с массой. Кроме того, черная дыра не имеет центра. Геометрия пространства-времени Шварцшильда внутри горизонта представляет собой бесконечно длинный 3-цилиндр с быстро сужающейся окружностью. Кроме того, ни одно решение для черной дыры не является действительным внутри горизонта, потому что все решения предполагают статическую метрику, но она не статична внутри горизонта.
@safesphere, тем не менее, сингулярности черных дыр в математике ОТО используются для моделирования наблюдения за черными дырами в астрофизике, считая солнечные массы. Вы хотите сказать, что весь анализ LIGO с использованием математики слияния двух черных дыр — ерунда? Просто хорошее приближение? Хорошо, если это приблизительно. . В конце концов, в физике математика используется для моделирования данных, а в физике черные дыры обладают массой.
Численная гравитация использует метрику Керра за пределами горизонтов. Вычисления не включают особенности. То, что находится внутри черной дыры, не имеет значения, потому что никакая информация не может выйти наружу или повлиять на расчеты.
Я думаю, вы пропустили точку зрения ОП. ОП говорит об идее, что из-за замедления времени внешний наблюдатель никогда не видит, как материя проходит через горизонт.
@BenCrowell Разве во всех математических формулах, когда астрофизики моделируют черные дыры, нет сингулярностей (0,0,0,0)? Там не задана масса? Это все, о чем я утверждаю, что для того, чтобы иметь какое-либо явление черной дыры, подобное горизонту, в любой системе отсчета, математика уже имеет большое задание массы, и нет никакой разницы, если вы выберете наблюдателя, который не может видеть это в точности. математическое существование массы. Не было наблюдателей, когда эта математическая масса была приобретена в начале ВВ или при формировании сверхновой, масса есть.
«Не являются ли сингулярности ( 0 , 0 , 0 , 0 ) ?" - Нет. Например, особенность Шварцшильда "расположена" (асимптотически) в ( т , 0 , ф , θ ) где т изменяется от минус до плюс бесконечности и представляет собой направление в пространстве внутри горизонта; вторая координата р "=" 0 это направление во времени, которое заканчивается нулем; и оба угла произвольны. Таким образом, эта сингулярность представляет собой (асимптотически) бесконечно длинную прямую линию, вытянутую в пространстве внутри горизонта (в 4-х измерениях она никогда не пересекает горизонт, несмотря на свою бесконечность). Это хорошо видно на диаграмме Пенроуза.
(Продолжение) Если объекты падают за горизонт в разное время, они оказываются в разных частях сингулярности и никогда не сталкиваются друг с другом. Потому что т время находится за горизонтом, оно не может простираться за пределы Большого Взрыва. Соответственно, внутри горизонта т не может простираться в пространстве до отрицательной бесконечности, потому что эта координата обрывается при Большом Взрыве. Вот почему черную дыру Шварцшильда называют «вечной». Оно не может существовать в реальности, потому что реальность не вечна.
@safesphere, ты придираешься. Масса приписана сингулярности по построению, иначе она не была бы сингулярностью, будь то круглая розовая или пятнистая. Я хочу сказать, что ансамбль частиц не образует черную дыру, если там нет какой-то сингулярности с заданной массой. (возможно, в начале Вселенной, когда плотность энергии была очень высокой, но не сейчас, как думает оп)
@annav «Масса присваивается сингулярности по построению» - не совсем так, масса присваивается рассматриваемому радиусу. Сингулярность — это не объект, которому тоже можно было бы приписать массу. Сингулярность Шварцшильда — это момент времени, когда масса (энергия) перестает существовать. Масса — это свойство объекта, которое движется во времени. Вы не можете присвоить массу моменту времени, например, «в этот полдень было два килограмма». Пространство внутри черной дыры Шварцшильда представляет собой сжимающийся 3-цилиндр, содержащий всю массу, «упавшую» в вечность внешнего времени и существующий до момента сингулярности.
Может ли для стороннего наблюдателя сформироваться горизонт событий черной дыры раньше сингулярности?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v