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Son los agujeros negros muy denso de la materia o vacío?

La descripción popular de los agujeros negros, especialmente fuera de la academia, es que son muy densas de objetos; tan denso que ni siquiera la luz (como partículas o como ondas) no puede escapar de ella una vez que se cae en el interior del horizonte de sucesos.

Pero entonces escuchamos cosas como los agujeros negros son realmente vacío, ya que el asunto ya no está allí. Se formó debido a la muy compacto asunto, pero ahora la energía de la materia que lo formó y lo que cayó en ella a partir de entonces se convierte en la energía de la deformada de espacio-tiempo. Por lo tanto, no podemos hablar de extrema materia densidad, pero sólo de la extrema densidad de energía. Los agujeros negros, a continuación, vacía, dado que el vacío es la ausencia de la materia. No son estas descripciones contradictorias que son muy densas de la materia así como también vacía?

También, si esta explicación es cierto, lo que implica que si suficiente materia se reunieron, la materia deja de existir.

(Lo siento! Científica y Matemáticamente inmaduro, pero curioso aficionado aquí)

48voto

JRT Puntos 97

La frase agujero negro tiende a ser utilizado sin especificar exactamente lo que significa, y definir exactamente lo que quieres decir es importante para responder a su pregunta.

El arquetipo del agujero negro es un objeto matemático descubierto por Karl Schwarzschild en 1915 - la métrica de Schwarzschild. Lo curioso de este objeto es que no contiene materia. Techically es un vacío de solución a las ecuaciones de Einstein. Hay un parámetro en la métrica de Schwarzschild que se ve como una masa, pero esto es en realidad el ADM de la masa , es decir, una masa asociada con la geometría total. Sospecho que esto es lo que usted se refiere en su párrafo segundo.

El otro hecho importante que usted necesita saber acerca de la métrica de Schwarzschild es que es independiente del tiempo, es decir, describe un objeto que no cambia con el tiempo y por lo tanto debe haber existido por un tiempo infinito en el pasado y continuar existiendo durante un tiempo infinito en el futuro. Teniendo en cuenta todo esto, usted sería perdonado por preguntarse ¿por qué nos molestamos con una obviamente irreal objeto. La respuesta es que esperamos que la métrica de Schwarzschild para ser una buena aproximación a un verdadero agujero negro, que es una estrella en colapso rápidamente se forma de algo que es en la práctica indistinguible de la de un agujero negro de Schwarzschild - en realidad, se formaría un agujero negro de Kerr ya que todas las estrellas (probablemente) girar.

Para describir una verdadera estrella del colapso necesita un nuevo sistema. Este resulta ser diabólicamente complicado, aunque no es un modelo simplificado llamado la Oppenheimer-Snyder métrica. Aunque el sistema operativo métrica es excesivamente simplificado esperamos que describe las principales características de los agujeros negros de la formación, y para nuestros fines, los dos puntos clave son:

  1. la singularidad toma un infinito de coordenadas de tiempo para formar

  2. el sistema operativo de métricas no pueden describir lo que sucede en la singularidad

Respecto del punto (1): el tiempo es una cosa complicada en la relatividad. Alguien viendo el colapso de una distancia segura de las experiencias de un tiempo diferente de alguien en la superficie de la estrella en colapso y caer con él. Para el observador externo, el colapso disminuye a medida que se aproxima a la formación de un agujero negro y el agujero negro nunca las formas. Es decir, se toma un tiempo infinito para formar el agujero negro.

Este no es el caso para un observador que está cayendo con la estrella. Que ver con la singularidad de formulario en un número finito (corto!) tiempo, pero ... la Oppenheimer-Snyder métrica se torna singular en la singularidad, y eso significa que no puede describir lo que sucede allí. Así que no podemos decir lo que sucede con el asunto en el centro del agujero negro. Esto no es sólo porque el sistema operativo métrica es un modelo simplificado, esperamos que hasta el más sofisticado descripción de un colapso va a tener el mismo problema. El punto entero de una singularidad es que nuestras ecuaciones son singulares allí y no pueden describir lo que sucede.

Todo esto significa que no hay respuesta a tu pregunta, pero espero haber dado una mejor idea de la física involucrada. En particular, la materia no se misteriosamente deja de existir en alguna forma mágica como se forma un agujero negro.

3voto

Thomas Puntos 36

Para los no expertos es que vale la pena mencionar el más sencillo de Newton " la interpretación de un agujero negro. Dado el hecho de que la mayoría de los teóricos creen que la Teoría de la Relatividad General (GR), en realidad es inaplicable en la vecindad de un agujero negro es una singularidad, ese punto de vista es también no necesariamente desfavorecidas. (Este punto parece responder a algunas críticas; por favor vea también mis comentarios de abajo para entender por qué estoy diciendo esto. Hay dos problemas relacionados: 1) La BH es, ante todo, un objeto astrofísico que ha conjeturado que existen sobre la base de GR, pero no es idéntica a una singular solución de GR 2) se puede debatir acerca de dónde BH comienza, por ejemplo, en el horizonte de sucesos, y por lo tanto lo grande que es. En las inmediaciones de un BH espacio-tiempo es considerablemente curvo esto afecta el sentido de la distancia.)

Ya mucho antes de Schwarzschild (John Michell 1783) 'estrellas oscuras' fueron discutidos. Estos son objetos cuya concentración de la masa es tan grande que su velocidad de escape supera a la de la luz (John Michell supone que la luz estaba compuesta de partículas como el propuesto por Newton - una idea que recibió más tarde temporalmente desfavorecidas).

Imagina lanzar dicha partícula de luz en la tierra. Si su velocidad es pequeña, caerá de vuelta a la tierra. Sin embargo, si se supera la velocidad de escape que nunca volverá. La necesaria velocidad depende de la masa de la tierra, si la fuerza de atracción es dada por Newton de la gravitación Universal, pero también en el radio de la tierra, puesto que define la distancia desde el centro de la tierra de la gravedad.

Esta consideración conduce a una crítica de radio", por debajo del cual la luz no puede salir de una determinada masa esférica de distribución de $M$ si se tiene la velocidad finita $c$. Este radio es $r = 2(GM/c^2)$, y de acuerdo con la crítica de radio de la métrica de Schwarzschild.

En esta imagen, tu pregunta ya que la densidad de un agujero negro es simplemente respondió por $\rho=M/V=M/(4/3\pi r^3)$ $r$ el crítico de radio dado anteriormente. Este es el promedio de la densidad de una masa esférica de distribución que la luz no puede escapar.

Además, el término "agujero negro" fue introducido por John Archibald Wheeler después de que David Finkelstein reconoció que la métrica de Schwarzschild tenía esta propiedad de las estrellas oscuras.

Ni GR ni esta Newtoniano imagen describir lo que sucede en el interior de un agujero negro. Pero, con base en tales consideraciones, los físicos están de acuerdo en que una (no giratorio) masa-distribución comprimido a densidades por encima de la crítica de una forma algo que, en lo que se refiere a su aspecto exterior, es descrito por la solución de Schwarzschild de GR.

Recordar también la equivalencia de la masa y la energía. GR trata a ambas formas de la misma manera. Ambos se curva el espacio-tiempo y se ven influidos por esta curvatura. Cuando la materia, por ejemplo, en algunas de gas, cae en un agujero negro se pone alterada y es probablemente el mejor pensamiento de la energía (tal vez las partículas elementales, pero tal vez también algo que no puede ser llamado una partícula).

Uno de los más fuertes de los principios de la física es la conservación de la energía. La materia que cae en un agujero negro es de suponer que no destruye, sino que se convierte en algún tipo de energía. Usted puede entonces preguntar ¿cuál es la densidad de energía de un agujero negro. La respuesta, como en el anterior, depende de dónde está el agujero negro se inicia. En el caso de un no-rotación de un agujero negro, una preferido definición es la que empieza en el de Schwarzschild o crítica radio.

La energía de tales soluciones teóricas de GR que representa una BH se almacena en la configuración del campo, es decir, en la curvatura del espacio-tiempo. No hay ninguna referencia al estado de la cuestión, que la formaban. La situación es, sin embargo, que astrophyiscal BHs aumento de su masa/energía alimentándose de la materia, por ejemplo, que de una estrella en colapso que puede haber formado inicialmente, y más tarde, posiblemente, también de la materia en su entorno. Cómo este tema se comporta y lo que sucede mientras se digiere (cómo es interrumpido y qué formas toma en etapas intermedias) no se describe por el GR que es una teoría que sólo por la fuerza de la gravedad. Lo hace ya no se de cuenta de lo que le sucede a la materia que se acerca al horizonte de sucesos de fuera (cómo se ilumina e irradia). También GR no solo de la respuesta es si y cómo BHs irradiar y suelta la energía en forma de radiación de Hawking.

La pregunta ¿qué ocurre con la materia que cae en los agujeros negros por tanto no pueden ser respondidas por referencia a GR a solas. Sin embargo se pueden tratar dentro de la Teoría Cuántica de campos combinados con los clásicos (no cuántica) GR. Para su destino final, en algún lugar en el interior del horizonte de sucesos, también necesitaríamos algo así como una versión cuántica de la Relatividad General.

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casr Puntos 26

En los puntos donde la velocidad de escape supera la velocidad de la luz, es de esperar que toda la materia para estar cayendo hacia el interior más rápido que la velocidad de la luz. Sin embargo, se necesitaría la energía infinita para hacer de cualquier asunto que de llegar a la velocidad de la luz. Me gustaría lugar GR para hacer en gran medida el tiempo lento para cualquier asunto que se aproxima a la velocidad de la luz, y por lo tanto dar una concha externa, con el tiempo se detuvo, y algo mucho más difícil de entender dentro de ese caparazón.

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David Puntos 401

(compañeros de los aficionados aquí) creo que la idea de que los agujeros negros están vacías viene del hecho de que toda la materia que se ve envuelta pasado el horizonte de sucesos es embalado en una infinitival pequeña bola de densidad infinita, por lo tanto, sería el mismo que si había una esfera hueca del tamaño de la tierra, y una partícula en el centro, uno diría que la esfera está vacía, y a mi conocimiento que es la razón por la mayoría de la gente diría que un agujero negro está vacía.

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