¿Todos nuestros descubrimientos de agujeros negros en la naturaleza dependen de la validez de la RG?

Question

En la pregunta ¿Hay un agujero negro en el centro de la Vía Láctea? la respuesta de Motl parece decir que la existencia de ese agujero negro es un hecho (véase también Pruebas del horizonte de sucesos de los agujeros negros ), mientras que la respuesta de Bunn dice "Existe un fuerte consenso entre los astrofísicos". Según la Preguntas frecuentes sobre el Observatorio de rayos X Chandra la existencia de ese agujero negro está condicionada a la validez de la relatividad general (RG); la respuesta concluye allí: "Así pues, a menos que la teoría de la gravedad de Einstein se venga abajo, nuestro centro galáctico debe contener un agujero negro."

Las preguntas son:

1. ¿Depende el descubrimiento de un agujero negro en el centro de la Vía Láctea de la validez de la RG? (Si la respuesta es negativa, ¿puede decir por qué las FAQ del Observatorio de Rayos X Chandra lo contradicen?) Si la respuesta es afirmativa:

2. Visite todos de nuestros descubrimientos de agujeros negros en la naturaleza dependen de la validez de la RG? (Si la respuesta es negativa, ¿podría explicar en detalle cómo se descubrió uno que no dependiera de la RG)?

Antes de responder, tenga en cuenta lo siguiente : No estoy desafiando a GR de ninguna manera. He intentado formular las preguntas principales de modo que puedan tener respuestas inequívocas de "sí" o "no". Por lo que veo, mis preguntas no tienen una respuesta clara en ningún otro lugar de este sitio. Me doy cuenta de que sería difícil descubrir un agujero negro sin depender en modo alguno de una teoría de la gravedad, pero estoy preguntando acerca de un particular teoría de la gravedad aquí, una teoría que predice los agujeros negros.

Answer 1

Las preguntas son ambiguas, pero permítanme responder:

1. Sí
2. Sí

Resumen: es completamente irrelevante

También se podría afirmar que las respuestas a tus preguntas son ambiguas porque no has especificado de qué parte de la RG deberían depender los descubrimientos de los agujeros negros. Por supuesto que dependen de la RG al menos en cierta medida porque la RG es nuestra teoría de la gravedad y la gravedad es esencial tanto para la existencia de los agujeros negros como para su observación. Hay que utilizar algunos conocimiento sobre la gravedad y la RG -con algunas características posiblemente ajustables- es la mejor teoría que podemos utilizar. No se puede interpretar cualquier observaciones sin cualquier teoría. Nunca.

Si preguntas si la evidencia de, por ejemplo, el agujero negro en el centro galáctico depende de las características especiales de la RG que no están presentes en la teoría de Newton, bueno, eso sería una pregunta más específica, pero la respuesta seguiría siendo ambigua. Por supuesto que la existencia de agujeros negros depende de la diferencia de la gravedad de Einstein y la gravedad de Newton. En la mecánica de Newton, no hay límite de velocidad, por lo que se puede nunca crear un objeto que impidiera, incluso en principio, la salida de la luz. Para ello se necesita una teoría relativista de la gravedad.

Alguien podría afirmar que esta observación debilita algunas afirmaciones, pero no debilita nada en absoluto porque la teoría de la gravedad de Newton queda perfectamente descartada (en el ámbito de las altas velocidades o de los campos gravitatorios fuertes). Por supuesto que sólo una teoría relativista es un candidato viable para una teoría de la gravedad. Así que se nos permite suponer una teoría relativista de la gravedad y no debilita las conclusiones, ni siquiera infinitesimalmente.

Además, es justo decir que la principal prueba empírica a favor del agujero negro galáctico no tiene realmente nada que ver con ninguna característica sutil de la relatividad general. Como se ha comentado en la pregunta anterior, la principal prueba es que aparentemente la energía se está perdiendo de nuestra vista. No está siendo devuelta por una radiación térmica correspondiente en algún punto, y así sucesivamente. En términos más generales, el objeto es mucho menos luminoso de lo que sería cualquier objeto con una superficie imaginable. No se trata de un argumento que dependa de sutiles correcciones de tercer orden de la RG, sino de un argumento empírico, realista y a la antigua usanza.

Hay dos puntos que no estás diciendo explícitamente, pero los estás diciendo entre líneas por lo que puedo decir - y son la única razón que puedo imaginar por la que alguien enviaría esta pregunta en esta forma. Los puntos tuyos son

1. Las pruebas de la existencia de los agujeros negros dependen de los detalles de la RG, eso es lo que preguntas.

2. La dependencia de la relatividad general influye en la solidez de las pruebas.

El primer punto es estrictamente correcto desde el punto de vista tautológico (no podemos describir los fenómenos gravitatorios sin ninguna teoría), pero es moralmente incorrecto porque la principal evidencia empírica es de carácter empírico, en efecto. Pero es realmente la segunda suposición la que es totalmente inválida y la fuente misma de sus problemas. La relatividad general en sí misma -o sus partes clave para esta discusión- está incluso mejor establecida que la existencia de agujeros negros, así que si los argumentos de que los agujeros negros existen dependen de la RG, no es un problema en absoluto.

Answer 2

Yo reformularía su pregunta como : cuál es la firma experimental de un agujero negro. Si existe una firma experimental definida de un cuerpo celeste que defina un agujero negro, su pregunta queda contestada.

Encontré el siguiente documento que aclare la cuestión:

Los agujeros negros clásicos son soluciones de las ecuaciones de campo de la Relatividad General. Muchas observaciones astronómicas sugieren que los agujeros negros existen realmente en la naturaleza. Sin embargo, aún no existe una prueba inequívoca de su existencia. Ni el horizonte de sucesos ni la singularidad de curvatura intrínseca se han observado mediante técnicas astronómicas. Este artículo presenta las características particulares de los agujeros negros. A continuación, se ofrece una sinopsis de las técnicas astronómicas actuales para detectar agujeros negros. Se esbozan otros métodos que adquirirán importancia en un futuro próximo. Por primera vez, se presenta completamente el zoo de técnicas de detección de agujeros negros y se clasifica en métodos cinemáticos, espectro-relativistas, acretivos, eruptivos, oscurativos, aberrativos, temporales y de verificación inducida por ondas gravitacionales. Los obstáculos principales y técnicos impiden demostrar sin lugar a dudas la existencia de agujeros negros. Discutimos críticamente las alternativas al agujero negro. Sin embargo, los agujeros negros de Kerr rotatorios clásicos siguen siendo el mejor modelo teórico para explicar las observaciones astronómicas.

De ello se desprende que, a diferencia de la mayoría de los temas de física en los que primero hay pruebas experimentales que necesitan explicación y luego llega la teoría, los agujeros negros son un "artefacto" de la teoría general de la relatividad, es decir, el concepto lleva todo el bagaje de la RG.

Sin embargo, lo que se denomina "agujero negro" en la RG tiene algunas características experimentales que cualquier otra teoría gravitatoria competidora tendría que explicar. Puede que no sea en el atractivo formato de un "agujero negro", pero algunos datos están ahí. Por el momento, son coherentes con el agujero negro teórico que se espera de la RG.

Así que, en cierto sentido, tu pregunta tiene como respuesta: "sí, la definición de un agujero negro está dentro de la terminología introducida por la relatividad general" y no puede definirse fuera de ella;

sino también

"no las firmas experimentales no dependen de la relatividad general para existir, sólo su interpretación y atribución como agujero negro" puede estar en cuestión, si una teoría alternativa a la RG consigue describir la realidad.