¿Cómo precisamente se derrumba una estrella en un agujero negro?

Question

Creo que todos hemos escuchado las declaraciones generales como "una vez lo suficientemente grande como la estrella que se agota no hay nada para evitar el colapso gravitacional que termina en un agujero negro". Pero no puedo recordar incluso de ver el proceso descrito con precisión.

Este es el trato: en primer lugar hay un bonito objeto, una estrella. Las estrellas pueden ser muy bien modelado por la teoría general de la relatividad, la física nuclear y física estadística combinada y mucho se sabe acerca de estos modelos y se puede observar si están de acuerdo con cosas como la luz y el neutrino flujos, la temperatura de la superficie y probablemente también muchas otras cosas que no sé nada.

Después de la caída nos deja con otro bonito objeto, un agujero negro. Sabemos que los agujeros negros no tienen pelo.

La pregunta es: ¿qué pasa en el medio? Más precisamente, entre el momento en que todos los materiales nucleares se ha quemado (y si es posible ignorar los efectos como el recalentamiento de la estrella después de lo suficientemente grande de compresión) y el tiempo de donde no hay nada más que un agujero negro.

• Dar una descripción de lo que sucede durante el colapso?

• ¿Cómo funciona la estrella de "perder su cabello"?

• Puede que el actual colapso ser resuelto analíticamente?

• ¿En qué punto está la singularidad creado?

Actualización: no quiero saber lo que un observador externo que va a ver. En su lugar, me gustaría averiguar por qué un individuo parte de los muertos de la estrella "sentir" cuando un agujero negro se acerca a formar cerca de él. En otras palabras, quiero una solución completa (idealmente analítico, pero numérica también sería completamente bien)

Siéntase libre de asumir cualquier cosa que te hace la vida más fácil. Simetría esférica es definitivamente bien. Además, si por cualquier razón las preguntas no tienen sentido (como el problema de Cauchy está mal definida en la presencia de la singularidad) siéntase libre de interpretar en una forma que las hacen sensibles (por ejemplo, suponga que el agujero negro es construido a partir de D-branes).

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También, tengo la sensación de que lo he pensado como una pregunta simple a primera terminó siendo bastante complejo. Si usted piensa que debería ser divididas en otras más pequeñas (y por lo tanto más manejable y responsables) de las piezas, hágamelo saber.

Answer 1

La solución a este problema para un polvo de la ecuación de estado y la simetría esférica es conocido como el de Oppenheimer-Snyder solución. Modelar el interior de la distribución como un FRW universo con positivo espaciales de curvatura, presión cero, y cero constante cosmológica. Modelar el exterior de la solución la solución de Schwarzschild cortado por un tiempo-dependiente de la radio. Tan larga como la distribución de la materia es el polvo, la cosa satisface todos los de la unión las condiciones que usted necesita. Ver Poisson, la relatividad de libro o MTW.

Una solución más general requiere numéricos. Pero una cosa que podemos decir con certeza es que no hay ninguna necesidad de que el agujero negro para arrojar su 'pelo' en el caso de la simetría esférica--la dependencia radial de la solución se acaba de comprimir en la singularidad con el tiempo, o de dispersión a cabo hasta el infinito. Birchoff del teorema nos dice que cada esféricamente simétrica solución de vacío debe ser la solución de Schwarzschild (tal vez con una carga electrostática, la cual es una técnica no vacío). Esto está relacionado con el hecho de que no puede haber monopolio de la radiación en la relatividad.

También, el caso general para este problema es muy probable caótico. Ya, si la ecuación de estado de la materia es el de un clásico, esféricamente simétrica, de Klein-Gordon campo, que es relativamente simple generalización, el sistema exhibe una (el enlace está en un gran archivo postscript)de segundo orden de la fase de transición, un resultado que se encuentra por Matt Choptuik, y en relación con el asentamiento de los Hawking singularidad desnuda apuesta.

Answer 2

El "pelo" se pierde a través de radiación gravitacional. Esto también es conocido como ringdown cuasi-normal, como la BH vibra en diferentes frecuencias como un tambor (tal vez un "gong" es la mejor analogía). Ningún cargo en la simple voluntad de agujero negro Haz puesto en cortocircuito hacia fuera por cargas libres en el plasma circundante, en una escala de tiempo muy corto.

Answer 3

Voy a intentar hacer una explicación intuitiva como yo no poseen el conocimiento matemático para cualquier análisis adicional.

No creo que, para un observador externo, la singularidad se forman en un tiempo definido. Más bien, cuando la densidad en el interior es suficiente para un horizonte de sucesos de la forma, es decir, el radio es menor que el radio de Schwarzschild, un agujero negro se dice que se formó, no su singularidad, aunque. Porque, para un observador externo, el tiempo viene a una parada completa en el horizonte de sucesos, y sólo si el horizonte de sucesos se hace más pequeño, la región, dentro del evento inicial en el horizonte de sentido para el observador externo. Así que si usted cree que la Radiación de Hawking existe, entonces, en una cantidad finita de tiempo, el agujero negro poco a poco se evapora hasta que el horizonte de sucesos no es nada más que una singularidad, entonces se evapore completamente.

Así que en lugar de una real formación de una singularidad en un momento determinado para un observador externo, la masa que está "en la cola" poco a poco se condensa en una singularidad, a la vez que se evapora a través de la radiación de hawking.

Como para la pérdida del cabello, una vez que el horizonte de sucesos de las formas, el pelo de los materiales en el horizonte de sucesos o en el interior se pierden debido a que hay dos posibles destinos(en realidad un final destino final) para una partícula hasta la formación de la singularidad que he mencionado: que se emite como energía debido a la radiación de hawking, o será parte de la última singularidad que también se evaporan debido a la radiación de hawking.

Esta pregunta es en realidad similar a una pregunta que me había pedido y no podía explicar lo que quiero decir muy claramente.

Answer 4

Puesto que usted desea centrarse en lo que el individuo parte de los muertos de la estrella de "sentir" cuando se convierte en un agujero negro, creo que el "no" pelo de la parte de fuera del ámbito de que, la única condición para que alguien fuera del agujero. (Consulte "externamente observable" en el enlace de Wikipedia sobre "sin pelo" usted le dio.) Para alguien que cae con la caída del cuerpo, si es o no es una estrella, el cuerpo tiene el "pelo" de todo el camino corto de la singularidad. (En la singularidad, la relatividad general se rompe.) Yo diría que la singularidad se formó cuando el primer pedazo de materia que está por debajo del nuevo horizonte llegue al centro.

Answer 5

Me gustaría aventurar una conjetura que, aparte de los efectos de la dilatación del tiempo, en muchos casos, es probable que sea un proceso lento. Si la masa del núcleo es marginal para la formación de una BH, usted debe obtener inicialmente, una estrella de neutrones. Como el NS se enfría, se acumula más material, y/o cobertizos momento angular es puede cruzar un umbral de colapso a una BH.

Sospecho que en muchos SN, se puede obtener suficiente de momento angular, por lo que obtener algún tipo de acreción disklike cosa, que a su vez debe arrojar momento angular antes de que llegue pequeño/lo suficientemente densa como para colapsar en la BH. Y aún entonces no sospecha que puede tener una fase en la que hay una pequeña BH rodeado por un gran pesado disco de acreción, que toma su tiempo para llegar tragado. Yo no estoy tan seguro de si alguna de lo que sucede con ultramassive estrellas (me.e > 150 veces una masiva como el sol), estos pueden directamente colapso. Pero, el más común de la carrera de la fábrica de heavystars no podría tomar un directo colapso de la trayectoria, pero en lugar de pasar un período de tiempo de perder las diversas formas de energía (térmica, rotación, magnético) antes de que el colapso de todo el camino. Esta pérdida de energía probablemente como resultado de explosiones de rayos gamma.