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Objeto extendido al pasar cerca de un horizonte de sucesos

Supongamos que una física realista objeto de no trivial de tamaño (como una estrella) libre cae más allá de un agujero negro. El centro de masa de la trayectoria del objeto es hiperbólica, y (por tanto) completamente fuera del agujero negro de la esfera de fotones. El límite de Roche para el objeto está dentro del agujero negro, el horizonte de sucesos, por lo que puede ser temporalmente distorsionada, pero no debe ser interrumpido de forma permanente. Sin embargo, el objeto es lo suficientemente grande que alguna fracción de su volumen cruza el horizonte de sucesos, en o cerca del punto de máxima aproximación.

Está claro que el agujero de alguna manera, debe tomar una "mordida" del objeto, sea cual sea el material cruzado el horizonte de sucesos no puede seguir de vuelta hacia el infinito. La pregunta, sin embargo, es: ¿qué fuerzas locales causar el daño? No supone ningún localmente observable consecuencia del cruce de un horizonte de sucesos.

Por simplicidad, suponga que una sin carga, no de rotación de un agujero negro, una esférica, no giratorio, no aceleradora de la vaca objeto, y un vacío de otra manera local de la región (en particular, ningún disco de acreción).

EDIT: Ya que algunas de las preguntas que se han planteado acerca de si no son ningún "físicamente realista de los objetos", la satisfacción de las condiciones anteriores, he hecho un poco de vuelta-de-la-envoltura cálculos que sugieren que esto debería ser posible que los agujeros negros de masa estelar. El radio de Schwarzschild es $2.95\,km/M_{\odot}$. Para un objeto rígido, el límite de Roche es

$$ d = r\,\left(2\frac{M}{m}\right)^\frac{1}{3} $$

y queremos que $d < R_s$; problemas para $r$ da $r < 2.34\;m^{\frac{1}{3}} M^{\frac{2}{3}}$ ($m,M$ en masas solares y $r$ (en kilómetros). Con el fin de no pasar por el agujero negro, sin interactuar con el horizonte de sucesos, el objeto propio de radio debe ser mayor que la distancia entre el radio de Schwarzschild y la esfera de fotones, por lo $r > 1.475 M$. Tome un pequeño agujero negro de masa estelar ($M = 5M_\odot$, $R_s = 14.75\,km$) y una estrella de neutrones a la derecha en la TOV límite ($m = 3M_\odot$); obtenemos $7.4 < r < 9.9\,km$. No me queda claro si sabemos si eso es un rango de valores de los radios de una estrella de neutrones de esa masa, pero al menos en el estadio de béisbol. (El radio de Schwarzschild para un $3M_\odot$ objeto es de 8,85 km, y parece plausible que, como en una enana blanca, una estrella de neutrones, cerca de la parte superior de la masa límite sería inferior a uno más claro.)

Ahora, puede ser más apropiado el modelo de una estrella de neutrones como no-rígidos bajo estas condiciones. Que sólo los cambios de los factores constantes --

$$ d \approx 2.455\, r\,\left(\frac{M}{m}\right)^\frac{1}{3} $$

a partir de que $r < 1.20\,m^\frac{1}{3} M^\frac{2}{3}$. Probablemente parece que la ecuación no puede ser reconciliado con el requisito de que $r > 1.475M$, y, de hecho, si el objeto se mantuvo esférica tendría que ser más grande que el agujero negro-por un factor de casi 2! Peor aún, el límite superior en la radio (con la misma masa de los parámetros) ahora está a 3,7 km, que es muy inferior al radio de Schwarzschild para este objeto. Se puede recuperar un objeto más grande que su propio radio de Schwarzschild en $m = 15M$ o así, pero sospecho que ya no es una física realista escenario: por un $5M_\odot$ agujero negro necesita una $75M_\odot$ objeto que sigue de alguna manera se las arregla para ser sólo un poco más de 221.25 km de radio. Tal vez la conclusión es que para hacer esta instalación suceder en la vida real el objeto de prueba debe ser rígida por más que su propia gravedad.

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Trev Puntos 21

Es fuerzas de marea que tirar del objeto aparte. El punto clave es que no hay un local marco inercial, cubriendo todo el objeto. Este es, por definición, - estamos hablando de un objeto extendido en la pregunta!

Para tener una intuición de lo que está pasando es más útil dividir el objeto en varios trozos más pequeños, cada uno de los cuales tiene un aproximado de local marco inercial. Por simplicidad, sólo vamos a considerar dos objetos, y supongo que están unidos por una cuerda. Esto es sólo un modelo simple para los átomos del material que se mantienen juntas por interatómica fuerzas.

Decir que el objeto $A$ está en una geodésica que escapa del agujero negro y el objeto $B$ es en la que el que cae en. La primera cosa a recordar es que el $A$ nunca realmente ver $B$ alcanzar el horizonte debido a la dilatación del tiempo en su marco de referencia! Esto es obvio si se dibuja la instalación de Kruskal coordenadas.

Pero en algún punto de la cuerda se va a romper. Esto es debido a la distancia adecuada entre los observadores deben crecer como objeto de $B$ cae hacia la singularidad y $A$ escapa lejos del agujero negro. En cada uno de los marcos de $A$ $B$ esto se manifiesta como una fuerza de tirones de la cuerda que finalmente es demasiado grande para la cuerda de soportar.

Vale la pena destacar que esta fuerza de marea podría ser arbitrariamente pequeño al $B$ cruza el horizonte, si $A$ $B$ comenzó a cerrar y el agujero negro es grande. Sólo se hará evidente más adelante.

En conclusión creo que el horizonte de sucesos fue un poco de red herring aquí. Como de costumbre esto de la fuerzas de marea que rip además de las cosas. Esto no tiene que ser instantáneo sólo porque parte de su objeto ha pasado a través del horizonte!

Para más detalles, incluyendo los cálculos de ver este artículo de Greg Egan. En realidad él considera que el análogo (y menos terrorífica) escenario donde un Rindler horizonte es creado por una aceleración de la calidad de observador. Pero las ideas matemáticas pueden ser llevadas a la configuración de este.

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kristjan Puntos 780

Para un no-rotación de agujero negro (y probablemente hay algo análogo también para la rotación) existe una región llamada la esfera de fotones, en la que los fotones pueden órbita circular. Esto sucede en $R_{photons} = \frac{3}{2}R_{Schwarzschild}$. Dentro de la esfera, todos los geodesics caer en el agujero o su pasado puede ser extendido para el agujero negro de la superficie. Esto significa que si la enana blanca no es empujado apenas por algo más, toda la enana blanca va a caer en el agujero negro.


Edit: Según la NASA superordenador simulaciones, la fusión de dos estrellas de neutrones tienden a extraer de cada otro aparte en caso de una colisión. Si uno de ellos iba a ser reemplazado por un agujero negro (por desgracia no pude encontrar ninguna simulación de videos para que) y si la estrella de neutrones de la radio es del mismo orden de magnitud como agujero negro, creo que el único resultado posible es que la estrella de neutrones es desgarrado. Si la estrella de neutrones es sustituido por, por ejemplo, una enana blanca, la estrella se destrozó aún más violentamente y, probablemente, puede incluso ser modelado como gas libre en el campo del agujero negro (simulación).

De hecho, la estimación del orden de magnitud con los no-relativista límite de Roche (y suponiendo límite de Roche funciona incluso para los satélites grandes, que no es por supuesto cierto, pero es sólo una opinión), nos encontramos con que si el radio de las estrellas son del mismo orden de magnitud, la densidad también debe ser del mismo orden de magnitud, lo que implica que la enana blanca debe ser realmente un agujero negro. Las fuerzas de marea de un gran agujero negro puede ser descuidado si son pequeños, pero no se si son tan grandes como el agujero negro.

De hecho esta es la razón por qué los discos de acrecimiento forma (y se extienden muy lejos de siquiera los fotones de la esfera).

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lionelbrits Puntos 7026

Este es un muy inteligente pregunta y estoy mirando adelante a una buena respuesta.

Un punto importante sobre el horizonte de sucesos es que para una gran BH, la curvatura en el horizonte no puede ser particularmente grandes. Por otro lado, todavía es el punto que separa los puntos que están causalmente conectados con el futuro infinito y aquellos que no lo son. Así que si sus pies están en el interior del horizonte, pero su cabeza está fuera del horizonte, entonces tu cabeza tiene que estar en movimiento hacia el exterior a una velocidad cercana a la de la luz y si se va a escapar al infinito. De lo contrario, tu cabeza va a cumplir el destino de sus pies en su debido tiempo. Asegúrese de que, de no sentir nada especial, pero te vas a caer en la singularidad, no obstante.

Lo más interesante de refinamiento de esta pregunta, en mi opinión, es lo que sucede si su centro de gravedad está fuera del horizonte de sucesos, y moviendo cerca de $c$ hacia el exterior.

A un lado, sospecho que a esta velocidad, los efectos de marea a ser más importantes, pero no estoy seguro. Esto es debido a que la desviación geodésica ecuación de $\frac{D^2 X^\mu}{dt^2} = {R^\mu}_{\nu\rho\sigma} V^\nu V^\rho X^\sigma,$ involucra a las cuatro de la velocidad.

-1voto

John Duffield Puntos 4475

Lo que las fuerzas locales causar el daño?

Un aumento en la intensidad de la fuerza fuerte, de tal manera que la reducción de la masa-energía de una partícula no es suficiente para mantener la cohesión de la partícula. Como resultado, una parte de su objeto aniquila a la radiación gamma. Ver Gamma Ray Bursters y de Lorenz de la Relatividad por Friedwardt Winterberg.

enter image description here Crédito de la imagen de la NASA

Sé que esto no es lo que se enseña, pero estoy bastante seguro de que es correcto, y será lo que se enseña. Ver Einstein hablando de la variable velocidad de la luz. Las curvas de luz debido a la velocidad de la luz es espacialmente variable, no por cualquier otra razón. Es por eso que una caída del cuerpo cae. Simplificar la caída del cuerpo de un solo electrón, creo que de la naturaleza de la onda de la materia y de espín y el momento magnético, luego de simplificar el electrón de una onda en una plaza de la ruta. Los horizontales se curva hacia abajo, y el electrón cae, como este:

enter image description here

Pero escucha esto: el cuerpo cae más rápido y más rápido, porque la "coordinar" la velocidad de la luz es cada vez más bajos y más bajos. El cuerpo es entonces dijo estar viajando a la velocidad de la luz por el tiempo que llega hasta el horizonte de sucesos, donde la coordenada de la velocidad de la luz se dice que ser cero. Que no suma. ¿Qué es este: llega un momento en que la caída del cuerpo sería cayendo más rápido que la velocidad local de la luz.

Eso no puede ocurrir, debido a la naturaleza de la onda de materia. Hacemos electrones y positrones de luz en la producción de par. Un electrón tiene espín y el momento magnético, como es la luz que va dando vueltas y vueltas. Un electrón no puede ir más rápido que la luz, de la que está hecho. Algo que tiene que dar.

Y no conseguimos explosiones de rayos gamma para nada.

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