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¿Pueden formarse agujeros negros en un tiempo finito?

Una cosa que sé sobre los agujeros negros es que cuando un objeto se acerca al horizonte de sucesos, la dilatación temporal de la gravitación hace que se mueva más lentamente desde una perspectiva exterior, de modo que parece que el objeto tarda una cantidad infinita de tiempo en alcanzar el horizonte de sucesos. Parece que un proceso similar debería ralentizar la formación del propio agujero negro: A medida que la estrella colapsa, su dilatación gravitacional del tiempo hace que se colapse más lentamente. Esto me hace preguntarme si lo que los astrónomos afirman que son agujeros negros son realmente agujeros negros, o si son estrellas que se asemejan progresivamente a uno sin llegar a tener un horizonte de sucesos.

EDIT: Contemplando una respuesta, me doy cuenta de que la pregunta es ambigua. Qué significa el tiempo finito en la relatividad general. Aquí hay una pregunta menos ambigua: ¿Existe una solución conectada de la relatividad general de 3+1 dimensiones en la que una porción del espacio no tenga una singularidad, y otra porción del espacio la tenga?

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Merigrim Puntos 158

La respuesta de Ben no demostró que los agujeros negros/horizontes de sucesos puedan formarse alguna vez desde la perspectiva de un observador lejano (por ejemplo, el nuestro). En nuestro marco de referencia, estrictamente de acuerdo con la RG, nunca podría haberse formado un horizonte de sucesos. Para nosotros, no importa lo que ocurra en el marco de referencia de la materia en colapso de una estrella que se convirtió en una supernova, no importa cuántos diagramas de Penrose se muestren.

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RooWM Puntos 101

No creo que ninguna de las respuestas anteriores haya demostrado que, desde una perspectiva externa, nada pueda alcanzar el horizonte, que era esencialmente la pregunta del PO. Desde el punto de vista de un observador en caída, no hay problema porque la dilatación cinemática del tiempo y la contracción gravitacional del tiempo del resto del universo ("mirando" por el espejo retrovisor de la nave espacial de un observador en caída, digamos) se anulan mutuamente, exactamente. Pero desde el punto de vista de un observador externo, esto nunca es así.

Por cierto, eso no contradice ninguno de los fenómenos de los agujeros negros como los chorros y los eventos dependientes del disco de acreción.

P.D. Sugiero no pensar primero en, por ejemplo, las señales luminosas cuando queramos entender la naturaleza de los fenómenos relativistas. La realidad siempre puede ser "retro-ingeniería" a partir de las señales de luz, su tiempo de llegada y ubicación y sus corrimientos al rojo, pero eso es muy complicado y confuso para empezar. Para entender las cosas, debemos suponer primero una transferencia de información instantánea.

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samsara Puntos 11

Me pierdo en la jerga de la mayoría de las respuestas anteriores. Puede que mi pregunta original haya sido respondida pero no soy capaz de seguirla.

Entiendo que para un observador que cae en un Agujero Negro (BH), el tiempo parece simplemente normal hasta que se alcanza el estado de Singularidad. Sin embargo, mi pregunta es: para cualquier persona que esté fuera del Horizonte de Sucesos del BH (nuestro lugar de observación), no ha pasado suficiente de "nuestro tiempo" para que el material dentro del BH haya alcanzado la singularidad. La edad de nuestro Universo ahora mismo está fijada en 13,8 Billones de Años. 13,8 mil millones de años en el interior de un BH (ahora) no se han alcanzado, ¿verdad?

Si un BH se formó (comenzó) a los 1.000 millones de años (en nuestro tiempo), ahora han transcurrido 12.800 millones de años para nosotros, pero dentro del BH sólo pueden haber transcurrido 1.00000001 miles de millones de años desde el Big Bang..... ¡el interior puede tener sólo unos segundos!

Espero estar diciendo esto correctamente - 13,8 mil millones de años (la edad de nuestro Universo) ha pasado para nosotros fuera del BH, pero mucho menos transcurrido el tiempo ha pasado (en relación con el exterior) dentro de cualquier BH. Por lo tanto, lo que pasa por el tiempo transcurrido dentro del BH, es mucho, mucho menos que lo que ha pasado fuera del agujero negro. ¿Si?

En nuestro tiempo fuera del BH, el BH sigue en proceso de colapso. Si alguien dentro del BH pudiera viajar al exterior, sería joven en un universo que ha envejecido quizás miles de veces más rápido. En el panorama general (todo el universo), el interior de los BH debe ser muy joven, es decir, tener menos de 13.800 millones de años y, por tanto, estar todavía en las primeras fases de colapso.

Gracias por su paciencia.

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Yin Zhu Puntos 10438

Parece que, si hay una cantidad suficiente de materia localizada durante el Big Bang, entonces podría formarse un agujero negro. Pero después, una estrella masiva, vista por el resto del universo, nunca podría reducirse al tamaño del horizonte de sucesos.

En otras palabras, un agujero negro tendría que preexistir en el universo para ser un verdadero agujero negro.

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David Clark Puntos 1

Me gusta tu pregunta. Este modelo de agujero negro estelar se crea congelando el tiempo, ya que se crea desde dentro hacia fuera. Termina siendo materia sólida de neutrones congelada sin singularidad ni horizonte de sucesos, lo que se conoce como estrella negra. Todo esto es relativo a una ubicación remota.

Utilizando un programa escrito en Excel se comprobó que un remanente de supernova, con una masa entre 1,44 y 2 masas solares, se contrae hasta convertirse en una estrella de neutrones. Las fuerzas físicas de compresión durante una supernova hacen que el remanente se contraiga hasta convertirse en materia de neutrones. Debido al aumento de la gravedad, continúa contrayéndose hasta que la presión, empezando por el centro, soporta la masa entrante, donde la contracción se detiene. Durante esta contracción, la disminución del potencial gravitatorio también hizo que el tiempo se ralentizara, pero no fue suficiente para que el tiempo se congelara.

Para los remanentes de mayor masa solar, durante la contracción, el aumento del potencial gravitatorio es suficiente para que el tiempo se congele relativamente a partir del centro y detenga la contracción antes de que la presión sea lo suficientemente alta como para detenerla, como ocurrió en una estrella de neutrones. Esto también congela el flujo de información relativo a la disminución del potencial gravitatorio, por lo tanto; las porciones congeladas permanecen congeladas y no se contraen más hacia abajo. Mientras este remanente se contrae hacia abajo a través de un punto en el que su radio es aproximadamente 1,75 veces el radio de Schwarzschild, el potencial gravitatorio cumple la condición que hace que el tiempo se congele por primera vez en el centro. Por congelación me refiero a que la velocidad del flujo del tiempo se hace igual a la raíz cuadrada de un valor que se acerca a cero, pero nunca cruza y se hace negativo, donde la velocidad del flujo del tiempo se haría imaginaria. Esto significa que en la posición en la que el tiempo se acerca a la congelación, las coordenadas no se invierten y se convierten en luz nula en lugar de en tiempo, como ocurriría en el interior de un horizonte de sucesos o en un radio congelado. Las capas de materia restantes, que no se han congelado, continúan contrayéndose y hacen que el potencial gravitatorio disminuya, lo que hace que la siguiente capa se congele. La mayoría de las cáscaras restantes que no se han congelado continuarán contrayéndose y congelando cada capa sucesiva casi hasta la superficie. El último trozo de materia en contracción sólo tendrá la masa suficiente para hacer que el tiempo se ralentice significativamente, pero no se congelará del todo. Si la congelación llegara a la superficie, cumpliría la condición de un agujero negro, con un radio de Schwarzschild; pero no llega a hacerlo. Lo que se ha creado se llama a veces estrella negra, que no tiene horizonte de sucesos ni singularidad y tiene materia en todo su volumen.

La frecuencia de la luz emitida por una estrella negra se desplaza gravitacionalmente hacia el rojo y la tasa de emisión de fotones también se reduce. Debido a esto y a su pequeño tamaño, una estrella negra es casi negra y extremadamente difícil de ver. Estas estrellas negras tienen una densidad bastante uniforme, excepto cerca de la superficie, donde la densidad aumenta. La densidad es más o menos la misma que la de las estrellas de neutrones, y las estrellas negras más grandes tienen una densidad menor.

Este modelo también analiza cómo el límite de Chandrasekhar se relaciona con las estrellas negras, lo que a su vez responde a preguntas como:

  1. ¿Por qué hay una diferencia de tamaño tan grande entre los agujeros negros estelares y los supermasivos?
  2. ¿Por qué no hay agujeros negros estelares por debajo de 2 masas solares?
  3. ¿Por qué no hay agujeros negros estelares creados por supernovas de más de 15 masas solares?
  4. ¿Por qué el agujero negro supermasivo más pequeño empieza con 50.000 masas solares?
  5. ¿Los agujeros negros supermasivos se forman antes o después de la existencia de estrellas de primera generación en una galaxia?

Estas preguntas no pueden responderse con agujeros negros que tengan una singularidad. Se responden con este modelo de formación de estrellas negras. La información producida por este modelo concuerda con la observación cuando está disponible.

Un enlace a mi artículo, http://file.scirp.org/pdf/JHEPGC_2017072816470248.pdf fue publicado recientemente en el pier reviewed Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, en el que hablo de este modelo informático que plantea un proceso alternativo a la teoría aceptada de la formación de un agujero negro. Debido al requisito único de crear agujeros negros congelando el tiempo y el espacio desde dentro hacia fuera, no se pudo utilizar el método convencional de derivar resultados de la relatividad general. En su lugar, utilicé el modelo newtoniano, pero incorporando las correcciones relativistas derivadas de la relatividad general, que incluyen la contracción relativa del tiempo y el espacio y el principio de equivalencia. Este modelo matemático, que utiliza Excel y Visual Basic, tarda aproximadamente un día en ejecutarse.

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