Разве черные дыры — это не просто нейтронные/кварковые звезды?

Отказ от ответственности :

Мое понимание общей теории относительности в лучшем случае рудиментарно, так что будьте откровенны со мной и поправляйте меня там, где это необходимо. Кроме того, любая математика в объяснении приветствуется, но постарайтесь также сделать ответ интуитивно понятным для новичков, таких как я :)


Краткая версия:

Разве черные дыры не просто нейтронно-кварковые звезды, сжатые хотя бы немного за пределы соответствующего радиуса Шварцшильда?


Длинная версия:

Согласно моему пониманию общей теории относительности, если бы я заменил звезду такой же массивной черной дырой, я обнаружил бы, что кривизна пространства-времени от границы, где раньше была поверхность звезды, и за ее пределами должна оставаться неизменной, и я следует также обнаружить, что пространство-время в области между упомянутой границей и горизонтом событий должно продолжать изгибаться так, чтобы кривизна была непрерывной на границе. Если я продолжу исследовать\вычислять кривизну до центра масс, я должен обнаружить, что она растет до бесконечности, но почему я должен быть в состоянии сделать это, не упираясь ни в какую пространственную границу?

Рассмотрим нейтронные или кварковые звезды (если последние существуют), где давление вырождения препятствует дальнейшему сжатию материи. Также верно и то, что если бы такая звезда преодолела определенный порог массы, то радиус Шварцшильда стал бы больше, чем радиус звезды, что привело бы к черной дыре.

Итак, моя интуиция подсказывает, что было бы справедливо предположить, что когда ядро ​​звезды достаточно массивно, чтобы коллапсировать в черную дыру, мы все равно должны ожидать, что вся ее масса будет сжата настолько, насколько это позволит давление вырождения — мы просто не сможем его наблюдать, поскольку эта масса заключена в пределах горизонта событий. Это также означало бы, что спрашивать, какова кривизна пространства-времени в центре масс (где результат равен бесконечности), бессмысленно, поскольку вырожденная масса представляет собой пространственную границу, за которой невозможно исследовать кривизну.

Это разумно? Есть ли дыры в моей интуиции? Меня больше всего интересует этот сценарий, потому что я никогда не слышал, чтобы физики говорили об этом (и я предполагаю, что на то есть причина :).

Дополнительный вопрос: если этот сценарий правдоподобен, значит ли это, что излучение Хокинга должно заставить черную дыру «превратиться» в нейтронную звезду в какой-то момент во время испарения?

Итак, вы спрашиваете, действительно ли существует «сингулярность» в черной дыре, или горизонт событий просто «скрывает» более приземленный, очень компактный объект (и вы использовали сверхплотную нейтронную звезду, чтобы предположить, что вы имеете в виду)
В значительной степени да.
Возможные дубликаты: физика.stackexchange.com /q/18981/2451 , физика.stackexchange.com /q/24934/2451 , физика.stackexchange.com /q/44990/2451 , физика.stackexchange.com /q/75619/2451 и ссылки в нем.

Ответы (2)

Главный недостаток вашей интуиции заключается в том, что, как только вы окажетесь внутри горизонта событий, никакое давление или сила не смогут помешать вам двигаться дальше внутрь. (Можно показать, что количество силы, необходимой для удержания чего-либо на постоянном радиусе, стремится к бесконечности по мере приближения к горизонту событий, а ближе к черной дыре просто невозможно оставаться на постоянном радиусе.) Таким образом, вы можете Нельзя сказать, что давление вырождения может удерживать поверхность звезды на постоянном радиусе внутри горизонта событий. Никакое давление вырождения, каким бы большим оно ни было, не может удержать частицы в звезде от коллапса в точку.

Для ОП: это еще хуже; давление добавляется к гравитации, образуя петлю положительной обратной связи!

Нет. Нейтронные звезды (и кварковые звезды, если они существуют) не являются черными дырами. Есть много наблюдательных и теоретических различий. Некоторые примеры:

  • Свет излучается нейтронными звездами (см., например: https://en.wikipedia.org/wiki/Pulsar ), но не может покинуть черную дыру.
  • Существует максимальное вращение нейтронной звезды, прежде чем звезда распадается, что намного меньше, чем максимальное вращение, которое может достичь черная дыра.
  • Обнаружено, что нейтронные звезды имеют массы в грубом диапазоне 1 3 массы Солнца, тогда как черные дыры в принципе могут иметь любую массу.

Радиус нейтронной звезды больше радиуса Шварцшильда. Отношение между радиусом Шварцшильда нейтронной звезды и удвоенным радиусом нейтронной звезды называется компактностью нейтронной звезды . Если бы нейтронная звезда была черной дырой, компактность была бы 0,5, а более крупные нейтронные звезды имеют меньшую компактность. Компактность нейтронной звезды массой 1,4 без спина («каноническая» нейтронная звезда) точно не известна, потому что она зависит от уравнения состояния плотной ядерной материи, которое нам неизвестно, но в большинстве реалистических моделей предсказывается. быть в пределах 0,1-0,2; явно меньше 0,5.

Если я правильно понимаю, вы объяснили разницу между реальной нейтронной звездой и черной дырой, но не рассмотрели, может ли быть так, что внутри настоящей черной дыры находится настоящий нейтрон (или иным образом вырожденная материя). ) звезда с радиусом меньше радиуса Шварцшильда.
@YuvalWeissler Понятно, может быть, я не понял вашего вопроса. Вы спрашиваете, может ли нейтронная звезда массой 1,4 массы Солнца жить внутри большой черной дыры с радиусом Шварцшильда, превышающим радиус нейтронной звезды? Если это так, то ответ заключается в том, что мы не можем видеть, что находится внутри черной дыры, но рано или поздно все внутри горизонта событий попадает в сингулярность в центре черной дыры, поэтому объект может стабильно существовать в пределах горизонта событий, согласно гр.
@YuvalWeissler — Вы спросили: «Разве черные дыры — это не просто нейтронные/кварковые звезды?» Как различия между реальной нейтронной звездой и черной дырой не могут ответить на этот вопрос? Существуют разные стратегии ответа на вопрос, и этот ответ использует логику, согласно которой существуют фундаментальные различия (с доказательствами) между нейтронными/кварковыми звездами и черной дырой.