Domanda:
Come può mai cadere qualcosa in un buco nero visto da un osservatore esterno?
Matt Luckham
2012-02-22 19:15:45 UTC
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L'orizzonte degli eventi di un buco nero è dove la gravità è tale che nemmeno la luce può sfuggire. Questo è anche il punto, capisco che secondo Einstein la dilatazione del tempo sarà infinita per un osservatore lontano.

Se questo è il caso, come può qualcosa cadere in un buco nero. Nel mio esperimento mentale mi trovo in un'astronave con un potente telescopio in grado di rilevare la luce in un'ampia gamma di lunghezze d'onda. L'ho focalizzato sul buco nero e guardo come una grande roccia si avvicina all'orizzonte degli eventi.

Ho ragione quando dico che dalla mia posizione lontana la roccia si congelerebbe fuori dall'orizzonte degli eventi e non lo farebbe mai passalo? Se questo è il caso, come può un buco nero consumare qualsiasi materiale, figuriamoci crescere fino a milioni di masse solari. Se fossi stato in grado di addestrare il telescopio sul buco nero per milioni di anni, vedrei ancora la roccia sul bordo dell'orizzonte degli eventi?

Mi sto preparando per la risposta dell'oggetto svanirebbe lentamente . Perché dovrebbe svanire lentamente e se fosse quanto tempo ci vorrebbe? Se ad un certo punto si sposta verso il rosso, lo spostamento verso il rosso non rallenta fino a fermarsi? Questa domanda mi infastidisce da anni!

OK, solo una modifica basata sulle risposte finora. Ancora una volta, continua a pensare dal punto di vista di un osservatore. Se gli osservatori vedessero gli oggetti svanire lentamente e scomparire lentamente mentre si avvicinano all'orizzonte degli eventi, ciò significherebbe che nel tempo l'orizzonte degli eventi sarebbe "bitorzoluto" con oggetti invisibili, ma non attraversati? Dovremmo essere in grado di rilevare la "grumosità" non dovremmo attraversarla?

Ulteriori riflessioni su questo. Se esiste un buco nero, l'orizzonte degli eventi è in un riferimento temporale diverso rispetto a tutti gli altri oggetti al di fuori dell'orizzonte degli eventi. Ciò significa che nulla potrà mai attraversare l'orizzonte degli eventi di un buco nero poiché dal nostro riferimento (e dal resto dell'universo) l'oggetto si fermerà sempre all'orizzonte?
Guarda questa risposta: http://physics.stackexchange.com/a/18993/1186
Mi piace la risposta, ma quello che sto dicendo è che gli oggetti non possono passare attraverso un orizzonte degli eventi "in nessuna direzione" come ogni cosa al di fuori di un buco nero come riferimento temporale che comporterebbe l'arresto degli oggetti all'orizzonte. Tutto quello che ho letto parla di "buchi neri che ingoiano" stelle. Come possono se il quadro di riferimento accelerato per tutti gli oggetti al di fuori del buco nero significherebbe che quando colpiscono l'orizzonte si fermerebbero - per sempre!
Hai ragione. Leggi i commenti a quella risposta. Guarda anche questo e commenti: http://physics.stackexchange.com/a/9016/1186
Sembra paradossale che pensiamo di avere buchi neri con molti milioni di masse solari, ma le nostre attuali teorie sembrano indicare che un buco nero impiegherebbe un tempo infinito per consumare qualsiasi cosa! La risposta alla mia domanda non la conosciamo?
Se sei all'esterno, un orizzonte degli eventi non può mai essere nel tuo passato, più o meno per definizione di "orizzonte degli eventi". Quindi è una verità banale che un osservatore esterno non possa mai osservare la formazione di un buco nero. Ti esorto caldamente a imparare cos'è un diagramma di Penrose e quindi a guardare un diagramma di Penrose per una stella che collassa. Sarai quindi in grado di rispondere tu stesso a questa ea molte domande correlate.
@DanPiponi Ho letto molto su questo, ma non ho mai avuto una spiegazione chiara del perché nella scienza del pioppo i buchi neri esistono e sono attivi nel "consumo di materia", quando allo stesso tempo ci viene insegnato attraverso GR che da qualsiasi punto di riferimento al di fuori di l'orizzonte degli eventi come oggetto si avvicina all'orizzonte, il suo tempo, come appare a tutti gli oggetti al di fuori dell'orizzonte, si fermerà. Vedo che neanche tu puoi spiegarlo ...
@MattLuckham Se chiudo gli occhi, potrei perdere eventi che accadono vicino a me. Ciò non significa che non abbiano avuto luogo. I fotoni non possono raggiungerti da nulla che passi attraverso un orizzonte degli eventi, quindi non puoi vederli. Ciò è, tuttavia, coerente con le cose che cadono attraverso un orizzonte degli eventi. Qual è esattamente la difficoltà che stai riscontrando con questa idea?
@danpiponi oh caro Dan. Pensi che sia solo un problema di spostamento verso il rosso. Che l'oggetto continui per la sua strada? E la dilatazione del tempo gravitazionale? Il tempo degli oggetti si ferma come dall'osservatore. Non sarai più in grado di vederlo, ma afferma chiaramente che l'oggetto rallenterà e non attraverserà mai l'orizzonte. Leggi tutti gli altri post in questa pagina! Sembri confuso su questo problema ...
@MattLuckham "gr afferma chiaramente che l'oggetto rallenterà e non attraverserà mai l'orizzonte" Hai un riferimento per questa affermazione? "Il tempo degli oggetti si ferma come dall'osservatore." Il tempo è ciò che viene misurato dagli orologi. Come stai misurando il "tempo degli oggetti" "dall'osservatore"? Descrivi la tua procedura.
@daNpiponi ha letto la domanda originale. È abbastanza chiaro da dove stiamo misurando.
duplicato di http://physics.stackexchange.com/questions/5031/can-black-holes-form-in-a-finite-amount-of-time
Invito tutti a dare un'occhiata alla [domanda] correlata (http://physics.stackexchange.com/questions/5031/can-black-holes-form-in-a-finite-amount-of-time) che @BenCrowellsottolinea e soprattutto la sua ottima [risposta] (http://physics.stackexchange.com/a/146852/58628).Il punto importante, che finora manca nelle risposte qui, è che per la nozione di "qualcosa è caduto in un buco nero ormai" si deve considerare la definizione di "ora".E il concetto di simultaneità non è fisso in GR anche per un dato osservatore.
Non so bene cosa stai cercando di chiedere.Intendi dire come può un oggetto agire come una sorgente di gravità per ingrandire il buco nero dopo aver attraversato l'orizzonte degli eventi?È simile a come la gravità sfugge a un buco nero come descritto su https://physics.stackexchange.com/questions/937/how-does-gravity-escape-a-black-hole/256500#256500.L'oggetto con il proprio campo gravitazionale cambia il campo gravitazionale del buco nero prima che oltrepassi l'orizzonte degli eventi, quindi quel campo gravitazionale si sostiene.
Quattordici risposte:
#1
+56
Nathaniel
2012-02-25 04:22:04 UTC
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È vero che, da una prospettiva esterna, niente potrà mai oltrepassare l'orizzonte degli eventi. Cercherò di descrivere la situazione nel miglior modo possibile, al meglio delle mie conoscenze.

Per prima cosa, immaginiamo un buco nero classico. Per "classica" intendo una soluzione da buco nero alle equazioni di Einstein, che immaginiamo non emetta radiazione di Hawking (per ora). Un oggetto simile sarebbe durato per sempre. Immaginiamo di lanciarci dentro un orologio. Resteremo molto lontani dal buco nero e guarderemo l'orologio cadere.

Ciò che notiamo quando l'orologio si avvicina all'orizzonte degli eventi è che rallenta rispetto al nostro orologio. In effetti le sue lancette si avvicineranno asintoticamente a una certa ora, che potremmo anche chiamare 12:00. Anche la luce dell'orologio rallenterà, spostandosi verso il rosso abbastanza rapidamente verso l'estremità radio dello spettro. A causa di questo spostamento verso il rosso, e poiché possiamo vedere solo i fotoni emessi dall'orologio prima che abbia colpito le dodici, diventerà rapidamente molto difficile da rilevare. Alla fine si arriverà al punto in cui dovremo aspettare miliardi di anni tra i fotoni. Tuttavia, come dici tu, in linea di principio è sempre possibile rilevare l'orologio, perché non supera mai l'orizzonte degli eventi.

Ho avuto l'opportunità di parlare di questo argomento con un cosmologo alcuni mesi fa, e quello che ha detto è stato che questo spostamento verso il rosso verso l'individibilità avviene molto rapidamente. (Credo che il "teorema dell'assenza di capelli" fornisca la giustificazione per questo.) Ha anche detto che il buco nero con un oggetto essenzialmente non rilevabile appena fuori dal suo orizzonte degli eventi è un'ottima approssimazione un buco nero di massa leggermente più grande.

(A questo punto voglio notare di sfuggita che qualsiasi buco nero "reale" emetterà radiazioni di Hawking fino a quando non evaporerà via nel nulla. Poiché il nostro orologio non avrà ancora superato l'orizzonte degli eventi nel momento in cui ciò accadrà, esso alla fine deve fuggire, anche se presumibilmente la radiazione di Hawking interagisce con essa all'uscita. Presumibilmente, dalla prospettiva dell'orologio tutti quei miliardi di anni di radiazioni appariranno in una frazione di secondo prima delle 12:00, quindi non verranno fuori cercando molto simile a un orologio. A mio avviso la risoluzione del paradosso dell'informazione del buco nero si trova lungo questa linea di ragionamento e non in alcun dettaglio specifico della teoria delle stringhe. , questa idea sembra un po 'strana (a me e penso anche a te) perché se nulla passa mai all'orizzonte degli eventi, come può mai esserci un buco nero in primo luogo? La risposta del mio amichevole cosmologo si riduce a questa: il buco nero stesso è sempre e solo un'approssimazione . Quando un mucchio di materia collassa su se stesso, converge molto rapidamente verso qualcosa che assomiglia a una soluzione da buco nero alle equazioni di Einstein, al punto che a tutti gli effetti è possibile trattarlo come se la materia fosse piuttosto all'interno dell'orizzonte degli eventi che fuori. Ma questa è sempre e solo un'approssimazione perché dalla nostra prospettiva nessuna materia in caduta potrà mai superare l'orizzonte degli eventi.

Grazie, buona risposta. Ma c'è una piccola domanda che sorge. Alcuni affermano che l'osservatore in caduta libera non vedrà la radiazione di Hawking. Personalmente non credo che per un osservatore in caduta non ci sia orizzonte, e poiché vede l'orizzonte, vede necessariamente la radiazione. Ma questo può servire come base per un'altra domanda.
Grazie anche per aver notato che i cosmologi non credono nei buchi neri reali.
Sospetto che l'orologio in caduta veda la radiazione di Hawking, perché sebbene non veda l'orizzonte degli eventi nello stesso punto dell'osservatore esterno (e quindi non noti nulla di speciale alle 12:00), c'è ancora un orizzonte degli eventi davanti ad esso , che è più vicino alla singolarità e quindi (presumibilmente) più strettamente curvo di quello che osserviamo dall'esterno. Ma le persone che affermano che non vede radiazioni (ad esempio Susskind) sono estremamente intelligenti, quindi ad essere onesto non lo so.
Infatti. Questo è anche il mio punto di vista: qualsiasi osservatore dovrebbe vedere l'orizzonte, possibilmente in una posizione diversa. Altrimenti ci si potrebbe semplicemente mettere in caduta libera sopra un BH per un breve periodo di tempo per non vedere l'orizzonte. E se c'è un orizzonte apparente, allora c'è anche necessariamente una radiazione di Hawking.
A proposito, come vediamo, l'osservatore in caduta si avvicinerà all'orizzonte fino all'evaporazione finale di BH. Ciò significa che toccherà l'orizzonte al momento dell'esplosione finale, che secondo il suo orologio dovrebbe essere le 12:00. Non definirei questa osservazione "niente di speciale". Apparentemente vedrà il BH evaporare rapidamente con un raggio decrescente man mano che si avvicina, ma esattamente quando si avvicina alla superficie, il BH dovrebbe ridursi a un punto minuscolo con la temperatura di Planck ed esplodere.
Buon punto - ma in realtà penso che l'esplosione avverrà a un certo punto dopo le 12:00, perché il BH avrà meno massa per allora, e quindi un orizzonte degli eventi più piccolo. Nella storia classica per un buco nero non irradiante si passerebbe l'orizzonte degli eventi (senza notare niente di speciale) e poi qualche tempo dopo si colpisce la singolarità. Penso che il tempo di assistere all'evento di evaporazione di un vero buco nero debba essere da qualche parte tra questi due tempi.
A proposito, @Anixx, potrebbe interessarti un post sul blog che ho scritto sui buchi neri qualche tempo fa, che tocca alcuni di questi punti. http://jellymatter.com/2011/02/26/falling-into-a-black-hole-part-1/ (non sono mai riuscito a scrivere la parte 2.)
Per un osservatore esterno l'orologio dell'osservatore in caduta si bloccherà alle 12:00. Questo durerà fino all'evaporazione del BH. In qualsiasi momento prima dell'evaporazione l'osservatore in caduta può segnalare all'osservatore esterno che il suo orologio ha passato le 12:00, ma non passerà. Quindi concludo che l'osservatore che cade tocca l'orizzonte e, allo stesso tempo, il punto finale dell'esplosione, esattamente alle 12:00 dal suo stesso orologio.
lasciaci [continuare questa discussione in chat] (http://chat.stackexchange.com/rooms/2614/discussion-between-nathaniel-and-anixx)
Oh, a volte non possiamo continuare la chat perché non mi consente di accedere. Penso che noi come osservatori esterni alla fine vedremo l'orologio passare le 12:00 mentre il buco si restringe. Ricorda, le 12:00 era l'ora in cui le lancette si sarebbero congelate per un buco nero non irradiato.
@Nathaniel - stai dicendo che quando gli astronomi cercano prove di buchi neri, stanno effettivamente cercando prove di approssimazioni ai buchi neri (buchi grigio scuro se preferisci)?
AilihicjyeCMT sì :)
Nathaniel, hai parlato con il tuo amico cosmologo dell'idea menzionata nella risposta di @Anixx che potrebbero esserci buchi neri "reali" con un orizzonte che sono esistiti dal big bang? Comunque, ottimo post, sei uno scrittore tecnico formidabile e oggigiorno dici alle persone al lavoro di sfogliare i post di Physics SE di vari autori (inclusi tu) per esempi di scrittura tecnica chiara. Una neolaureata è rimasta molto sorpresa quando le ho dato l'incarico di "navigare in Physics SE" prima che lei scrivesse un rapporto che doveva fare al lavoro!
@WetSavannaAnimal non abbiamo discusso questa possibilità. A mio avviso l'idea che alcuni buchi neri siano "reali" e altri non lo siano sembra un po 'sospetta - immagino che quelli primordiali risulterebbero altrettanto "approssimativi" di quelli formati dalle stelle collassate. Ma non ho davvero pensato molto ai buchi neri primordiali e ai processi che potrebbero formarli. Mille grazie per i complimenti, sono molto apprezzati!
Questa risposta è sulla falsariga di "il mio amico il cosmologo ha detto ..." o "Penso che quello che ha detto il mio amico era ..." Non molto convincente.Abbiamo risposte migliori alla domanda che questa duplica: http://physics.stackexchange.com/questions/5031/can-black-holes-form-in-a-finite-amount-of-time
Come potete credere alle radiazioni di Hawking se non può esserci nulla all'interno dell'orizzonte degli eventi, quindi nessuna massa all'interno del "vero" buco nero?
@Ivella È una cosa un po 'più complessa.Comunque, Hawking Radiation non è verificato sperimentalmente quindi hai ragione nel senso che è al massimo "credere" e non fatto.Suggerisco di fare una nuova domanda su questo, sarebbe interessante.
La tua risposta è scritta come se tu potessi derivare una contraddizione dal fatto che non vedi mai un oggetto oltre l'orizzonte degli eventi e un buco nero alla fine evapora e altri semplici presupposti in generale, ma in realtà non si contraddicono l'un l'altro.https://physics.stackexchange.com/questions/411909/could-this-be-a-solution-to-the-black-hole-information-paradox mostra perché non c'è paradosso con un buco nero che evapora se non lo faifare ulteriori ipotesi.
John Rennie offre un ottimo trattamento quantitativo nella [sua risposta] (https://physics.stackexchange.com/a/415495/92058) a una domanda correlata.Mostra esplicitamente che per un buco nero realistico formato dal collasso della materia, un osservatore lontano non vede mai la forma dell'orizzonte degli eventi.
#2
+24
FrankH
2012-02-23 00:15:33 UTC
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Supponi che l'oggetto in cui cade sia un laser blu che hai lanciato direttamente (radialmente) verso il buco nero Schwarzchild (non rotante) che è puntato direttamente su di te e che sei lontano dal buco nero. L'oggetto massiccio è il laser stesso, la luce che stai guardando è il tuo modo per "vedere" l'oggetto mentre si avvicina all'orizzonte degli eventi.

Prima di tutto solo perché il laser si sta allontanando da te. sarà leggermente spostato verso il rosso solo dall'effetto Doppler. Man mano che si avvicina al buco nero, quel leggero spostamento verso il rosso diventerà sempre più significativo. La luce laser passerà dal blu, al verde, al giallo, al rosso, all'infrarosso, al microonde e alle onde radio di lunghezza d'onda sempre più lunga mentre sembra avvicinarsi all'orizzonte degli eventi dal tuo punto di vista. Anche il numero di fotoni che emette al secondo (man mano che vengono rilevati) diminuirà con il tempo man mano che si avvicina l'orizzonte. Questo è l'effetto di attenuazione: all'aumentare della lunghezza d'onda, il numero di fotoni al secondo diminuirà. Quindi dovrai aspettare sempre più a lungo tra le volte in cui rileverai le onde radio di lunghezza d'onda sempre più lunghe dal laser blu. Questo non andrà avanti per sempre: ci sarà un ultimo fotone che rileverai. Per spiegare perché, guardiamo l'osservatore che cade.

Il tuo amico che è l'osservatore che cavalca il laser non vede nemmeno accadere nulla quando attraversa l'orizzonte degli eventi (se sta cadendo liberamente). Il punto è che l'orizzonte degli eventi non è affatto come una superficie che si colpisce o dove accade qualcosa di insolito dal punto di vista degli osservatori che cadono liberamente. Il motivo per cui ci sarà un ultimo fotone che rileverai è perché c'è solo un numero finito di fotoni emessi tra il momento in cui il laser inizia a cadere e il momento in cui il laser attraversa l'orizzonte degli eventi. Quindi l'ultimo fotone emesso appena prima di superare l'orizzonte degli eventi sarà l'ultimo fotone che vedrai. Quel fotone sarà un fotone di lunghezza d'onda molto lunga e potresti non vederlo fino a qualche tempo in un lontano futuro - quanto lontano nel futuro dipenderà dal numero di fotoni al secondo che il laser emette - ma ci sarà un ultimo fotone e dopodiché non vedrai più fotoni.

Quindi, affermo che il laser scompare dal punto di vista di un osservatore esterno. Si noti che il tentativo di "illuminare" l'oggetto vicino all'orizzonte degli eventi puntando un laser diverso sull'oggetto e cercando fotoni sparsi non funzionerà. (Non funzionerà anche se lanci il secondo laser per cercare di illuminare il primo laser.) Dal punto di vista del laser che è caduto, questi fotoni colpiranno il laser solo dopo che ha già attraversato l'orizzonte degli eventi e quindi la luce diffusa non può sfuggire dal buco nero. (Infatti, se aspetti troppo a lungo prima di provare ad illuminare l'oggetto, il laser in caduta avrà già colpito la singolarità al centro del buco nero.) Dal "punto di vista" dell'osservatore esterno (ma non può "vedere "questo), il laser in caduta ei fotoni che stanno cercando di illuminare il laser si avvicineranno" sempre più "l'un l'altro mentre si congelano sull'orizzonte degli eventi, ma non interagiranno mai e non ci sarà mai un fotone disperso potresti provare a rilevare.

Sto parlando di oggetti con massa che cade in un buco nero. Il punto è che per qualsiasi osservatore l'oggetto si fermerà all'orizzonte degli eventi. Non è questo che GR dice che accadrà?
Questo è ciò che ho detto essenzialmente nel mio esempio: il laser è l'oggetto con massa che cade. Ho parlato solo del laser perché è necessario avere un po 'di illuminazione sull' "oggetto" che sta cadendo nel BH. Quindi invece puoi immaginare di puntare il laser sull'oggetto mentre cade, ma poi arrivi al problema dei fotoni che devono raggiungere l'oggetto, invece puoi semplicemente guardare la luce laser per vedere cosa succede l'oggetto. Come ho detto, i fotoni diventeranno sempre più spostati verso il rosso e sempre meno frequenti man mano che si avvicinano all'orizzonte degli eventi.
... e ci vorrà un'eternità e non ti apparirà mai per oltrepassare l'orizzonte degli eventi - dovrai solo aspettare sempre più a lungo tra i fotoni di energia inferiore e inferiore - tutti provenienti dal laser che non ha ancora attraversato l'orizzonte degli eventi.
@FrankH: fa il recente lavoro sui "firewall" dei buchi neri cambiando la visione generalmente condivisa che non accade nulla di particolare a un osservatore in caduta all'orizzonte.
@Richardbernstein - Penso che la questione dei "firewall" dei buchi neri non sia stata ancora risolta. In effetti, stasera ho avuto una lezione con il professor Lenny Susskind in cui ha detto la stessa cosa: non è deciso e pensa che potrebbero scomparire ...
Perché questa risposta ha solo un voto positivo? +1 per aver scritto così chiaramente.
Potete fornire un riferimento / è difficile dimostrare che non potete illuminare oggetti in caduta visti vicino all'orizzonte?Va fortemente contro la mia intuizione.Lasciatemi spiegare.Potresti ricevere fotoni dall'osservatore in caduta arbitrariamente lontano nel futuro (comunque spostato verso il rosso), a seconda della sua precisione temporale di emissione.Se si inverte semplicemente il tempo di questo fotone ricevuto, sembrerebbe che si possa effettivamente inviare un fotone all'osservatore in caduta in momenti arbitrari dopo che ha iniziato a cadere.I problemi della potenza finita e della precisione temporale finita sembrano tecnicismi.
@Real Hai letto la mia risposta?Ci sarà un ultimo fotone dal laser in caduta che vedrai mai.Non possiamo prevedere quando riceverai l'ultimo fotone.In effetti, l'unico modo per sapere di aver ricevuto l'ultimo fotone è che tu continui a guardare il BH per sempre, aspettando un altro fotone.Allo stesso modo, la situazione in cui cade un oggetto mentre lo si illumina è esattamente la stessa situazione.Alcuni dei tuoi fotoni potrebbero illuminare l'oggetto in caduta dopo che ha superato l'orizzonte degli eventi, non vedrai mai quel fotone rimbalzare su di te.Chiaro?
@Real Ecco un collegamento che dice quanto ho detto: http://www1.phys.vt.edu/~jhs/faq/blackholes.html#q11 "Un numero finito di fotoni è stato emesso da A prima che A attraversasse l'orizzonte, eun numero finito di fotoni è stato emesso da B (e raccolto da A) prima che A attraversasse l'orizzonte. "
Questo non risponde a quanto segue: - immagina un corpo molto pesante (diciamo una luna) che sta percorrendo la traiettoria scelta per cadere nel buco nero al più presto.Mentre si muove, possiamo osservare come la curvatura dello spaziotempo cambia a causa della sua massa.
Cosa succede nel momento in cui il centro di massa della luna attraversa l'orizzonte degli eventi?Non possiamo vedere la luna muoversi in BH, ma in realtà dovrebbe sommarsi alla massa del BH a un certo punto.Non si sommerà MAI alla massa del BH?O, se lo sarà, quale sarà la traiettoria della curvatura, seguendo il percorso della luna dall'orizzonte degli eventi alla singolarità?
@EugeneDudnyk, Si prega di porre questa domanda come domanda, non come commento.
@FrankH Sì, qui: https://physics.stackexchange.com/q/572476/147418
#3
+20
John Rennie
2012-02-23 16:35:51 UTC
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Tutto ciò che dici nella tua domanda è vero, e anche il tuo commento "l'orizzonte degli eventi è in un riferimento temporale diverso" è vero, sebbene debba essere affermato in modo più preciso.

letto molto sulla relatività probabilmente ti sei imbattuto in termini come "quadro di riferimento" e "quadro inerziale". Un "frame" è un sistema di coordinate cioè un sistema di distanze, angoli e tempi utilizzati per misurare la posizione delle cose. Ad esempio, i riferimenti della griglia della mappa sono un sistema di coordinate utilizzato per misurare la posizione degli oggetti sulla superficie terrestre.

La relatività generale ci fornisce un modo per descrivere l'universo che è indipendente da qualsiasi quadro di riferimento. Tuttavia per noi osservatori per calcolare ciò che vediamo, dobbiamo fare i calcoli nel nostro sistema di riferimento, cioè in metri e secondi che possiamo misurare. Il buco nero statico è descritto dalla metrica di Schwartzchild e non è difficile da usare per calcolare cose come quanto tempo ci vuole per cadere sull'orizzonte degli eventi. Un sistema di coordinate comune sono le coordinate co-moving cioè l'osservatore che cade nel buco nero misura le distanze da se stesso (mettendosi all'origine) e il tempo sul cronometro che sta trasportando. Se fai questo calcolo, scopri che l'osservatore cade attraverso l'orizzonte degli eventi in un tempo finito, e in effetti colpisce la singolarità al centro del buco nero in un tempo finito.

Ma dove le cose si fanno strane è calcoliamo il tempo impiegato per raggiungere l'orizzonte degli eventi nel nostro sistema di coordinate come osservatori seduti fuori dal buco nero. Questo è un calcolo facile, che troverai in qualsiasi libro introduttivo su GR, e la risposta è che ci vuole un tempo infinito per raggiungere l'orizzonte degli eventi.

Questo non è un trucco contabile, significa che non vedremo mai una forma dell'orizzonte degli eventi. A questo punto qualcuno di solito salta fuori e dice che significa che i buchi neri non esistono davvero. In un certo senso questo è vero nel nostro sistema di coordinate, ma tutto ciò significa che il nostro sistema di coordinate non fornisce una descrizione completa dell'universo. Questo è qualcosa a cui ci siamo abituati da quando Galileo ha sottolineato che il Sole non gira intorno alla Terra. Nel sistema di coordinate dell'osservatore in caduta libera l'orizzonte degli eventi esiste e può essere raggiunto in un tempo finito.

Chiedi:

Se questo è il caso come può un buco nero consumare qualsiasi materiale, figuriamoci crescere fino a milioni di masse solari.

Finché rimani fuori dall'orizzonte degli eventi un buco nero non è niente di speciale. È solo un'aggregazione di materia come una stella. Al centro della nostra galassia abbiamo una regione compatta, Sagittario A *, contenente milioni di masse stellari, e dalle orbite delle stelle vicino a Sgr A * contiene abbastanza materia in uno spazio abbastanza piccolo da creare è un buco nero. Tuttavia le orbite di quelle stelle dipendono solo dalla massa su cui stanno orbitando e se Sgr A * è effettivamente un buco nero o meno è irrilevante.

Grazie John. Penso che tu abbia espresso la mia opinione in modo molto più succinto. Come può un buco nero consumare materia se tutto ciò che è al di fuori di esso è in un sistema di riferimento, il che significherebbe che qualsiasi materia che si avvicina al buco nero non potrebbe mai attraversare l'orizzonte degli eventi. La risposta alla mia domanda è che semplicemente non sappiamo?
John - la mia domanda riguarda i buchi neri. Conosco il centro della nostra galassia, ma è fuori tema. Se i buchi neri esistono, possono consumare materia?
Supponiamo che io sia seduto qui alla mia scrivania e prenda il mio computer e lo scagli contro il Sole (e presumo per il bene di questo argomento che il Sole sia un buco nero). Non vedrò mai il mio PC raggiungere l'orizzonte degli eventi. I bug all'interno del mio PC vedranno il PC raggiungere l'orizzonte degli eventi e addirittura attraversarlo. Chi ha ragione? Io o i bug nel mio PC? La risposta è entrambe! Non puoi fare una domanda "può la materia attraversare un orizzonte degli eventi?" senza specificare in quale quadro di riferimento si desidera fornire la risposta, e la risposta dipenderà dal quadro di riferimento.
Ho menzionato solo il centro della galassia perché siamo abbastanza sicuri che ci sia un buco nero lì.
John - tutto al di fuori dell'orizzonte degli eventi, ad es. l'universo, avrà un quadro di riferimento che non porterà mai nulla all'orizzonte degli eventi? Quindi, la mia congettura è che niente potrà mai cadere in un buco nero ...
No, ti stai confondendo su cosa sia un quadro di riferimento / sistema di coordinate. Un quadro di riferimento non è una cosa che blocca tutta la questione al suo interno. Non ha senso che siamo tutti bloccati in un quadro di riferimento che ci impedisce di attraversare l'orizzonte degli eventi. Un quadro di riferimento è solo un sistema di misurazione. È vero che se tu ed io scegliamo il quadro di riferimento più naturale non vedremo mai la materia attraversare l'orizzonte degli eventi, ma posso assicurarti che se ti gettassi in un buco nero vedresti la materia attraversare l'orizzonte degli eventi.
John, non ho detto lo stesso quadro di riferimento, ho detto tutti gli altri quadri di riferimento. Qualsiasi punto di riferimento al di fuori dell'orizzonte degli eventi comporterebbe che l'oggetto si dilatasse nel tempo fino al punto di congelamento quando raggiunge l'orizzonte degli eventi, quindi non credo sia possibile per alcun oggetto attraversare l'orizzonte degli eventi di un buco nero.
Supponiamo che tu ed io siamo su un satellite sopra un buco di blocco. Rimango sul satellite mentre salti dentro. Ti vedrai passare attraverso l'orizzonte degli eventi e poco dopo colpire la singolarità (dove incontrerai una morte disordinata ma rapida :-). Non ti vedrò mai raggiungere l'orizzonte ma questo non significa che tu non l'abbia fatto, solo che il mio sistema di coordinate non arriva all'orizzonte. Dici "Non credo che un oggetto possa mai attraversare l'orizzonte degli eventi di un buco nero" ma è solo perché non ci sei mai saltato dentro!
Vedi http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/BlackHoles/fall_in.html per una descrizione ragionevolmente accessibile della matematica coinvolta.
John, stai perdendo il mio punto. Se da tutti i punti di riferimento, e intendo tutti, al di fuori del buco nero l'oggetto non cadrà mai nel buco nero, indipendentemente dal fatto che dalla prospettiva dell'oggetto possa cadere nel buco nero (e credo che possa farlo), se per ogni punto di riferimento al di fuori degli oggetti buco nero non può passare, allora come può un buco nero consumare qualcosa? Noi e il resto dell'universo viviamo in punti di riferimento, il che significa che l'orizzonte degli eventi dei buchi neri è una barriera per qualsiasi passaggio di materia. Sei d'accordo?
Penso che siamo d'accordo sul fatto che gli osservatori al di fuori del buco nero non vedranno mai nulla passare attraverso l'orizzonte degli eventi. Ma questa mi sembra un'osservazione banale. È come dire che il Sole sembra girare intorno alla Terra, il che è perfettamente vero da una prospettiva ma è una descrizione povera della realtà. Se insisti su questa prospettiva avrai una visione impoverita dell'universo. GR è una teoria meravigliosamente, e intendo ** meravigliosamente ** ricca, ma devi abbracciarla per apprezzarla e questo significa rinunciare all'antropocentrismo.
John, temo che tu stia perdendo il punto. Fissandoti sul punto di riferimento dell'oggetto che cade nel buco nero eviti la domanda che ti ho posto. Sei in grado di rispondere, succintamente: - "Come può mai cadere qualcosa in un buco nero visto da un osservatore esterno?"
Che ne dici dell'esperimento Penrose: http://en.wikipedia.org/wiki/Penrose_process. Se facessimo l'esperimento e rilevassimo la nostra massa di prova che parte con più energia di quella con cui è arrivata, ciò non proverebbe (indirettamente) che l'altra metà della massa di prova è passata attraverso l'orizzonte degli eventi?
In realtà, più ci penso più penso che il processo di Penrose sia una prova. Ad esempio, non "vediamo" i quark, crediamo che esistano perché QFT dice che i getti che osserviamo dimostrano che esistono. Bene, supponendo che tu creda GR il momuntum della particella in uscita nel processo di Penrose, prova che l'orizzonte degli eventi esiste e che l'altra metà della nostra massa di prova lo attraversa. Se neghi che il buco nero abbia consumato la nostra massa di prova, devi non credere a GR o non credere praticamente a tutta la fisica moderna :-)
È a causa di GR che esiste questo paradosso. Penso che sottolinei solo quanto non capiamo.
Lo stesso processo può essere ripetuto con qualsiasi stella rotante. Anche la scissione della particella non è necessaria.
Perché usi il lavoro "paradosso"? La metrica di Schwarzschild descrive un buco nero statico in modo preciso e internamente coerente. Non vedo cosa sia paradossale.
Se nulla può attraversare l'orizzonte degli eventi dal punto di vista esterno, ciò significa che nulla può attraversarlo finché il BH non evapora completamente.Quindi, tutto ciò che cade sul BH sopravviverà prima di raggiungere l'orizzonte degli eventi e vedrà la fine del BH.
@John Mi sembra che il grande punto di incomprensione qui sia di tipo filosofico: cosa significa che qualcosa accade.Per me è qualcosa sulla falsariga "c'è un punto nello spazio-tempo e una cornice di riferimento (nel nostro contesto: fuori dal buco nero) che concorda con l'essere simultanei all'evento di un oggetto che attraversa l'orizzonte".In questo senso sono d'accordo con Matt, che un incrocio non avverrà mai.Ma se hai una filosofia diversa, questo potrebbe non soddisfare.
Inoltre: se sei nel fotogramma in movimento di un osservatore in caduta, il momento di incrocio con il fotogramma non sarà simultaneo con nulla al di fuori del BH.Quindi, supponendo che il buco nero non esista per l'eternità, come può essere?Da quello che ho capito, il momento di "attraversamento" è simultaneo a: la fine dell'universo, OPPURE la fine del buco nero (ad esempio vieni irradiato dalla radiazione di Hawkin accumulata)
#4
+16
Anixx
2012-02-23 17:00:47 UTC
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In effetti, niente può arrivare sotto l'orizzonte. Le cose vicine all'orizzonte degli eventi si spostano verso l'esterno all'aumentare del raggio BH. Ancor più con eventuali deformazioni di BH come le onde sulla sua superficie, le deformazioni di marea o il cambiamento della velocità di rotazione, tutti gli oggetti abbastanza vicini all'orizzonte rimangono "attaccati" ad esso e seguono tutti i cambiamenti della forma BH. Tutti gli oggetti abbastanza vicini a un orizzonte BH rotante, ruotano con esso alla stessa velocità. Se un BH si muove, lo fa anche tutto abbastanza vicino alla sua superficie, comprese le cose che si trovano sul lato della direzione del movimento. Se qualcuno è interessato a quale meccanismo rende possibile tale incollaggio, si chiama trascinamento dei fotogrammi.

Potresti chiederti come può apparire un buco nero e la forma dell'orizzonte. Si ipotizza che non possano farlo e gli unici buchi neri possibili sono gli ipotetici buchi neri primordiali che esistevano fin dall'inizio dell'universo.

Gli oggetti che possono essere molto simili ai buchi neri sono chiamati collapsar. Sono praticamente indistinguibili dai buchi neri reali dopo un tempo molto breve della formazione. Sono costituiti solo da materia al di fuori del raggio dell'orizzonte degli eventi di un BH con la stessa massa. Questa materia è praticamente congelata sulla superficie come con l'effettivo BH, a causa dell'elevato livello di gravità.

Tali collapsar possono eventualmente diventare BH per un breve periodo a causa delle fluttuazioni quantistiche e quindi emettere radiazioni hawking.

Gli astrofisici non separano tali collapsar dai buchi neri effettivi e li chiamano tutti BH per motivi pratici a causa della loro effettiva indistinguibilità.

Ecco una citazione da un articolo che supporta tale punto di vista:

Il nostro risultato principale, che nessun orizzonte degli eventi si forma nel collasso gravitazionale come visto da un osservatore asintotico, suggerisce la possibilità di utilizzare il numero di orizzonti degli eventi locali per classificare e dividere lo spazio di Hilbert in settori di superselezione, etichettato da numero di orizzonti di eventi locali. Il nostro risultato suggerisce che nessun operatore potrebbe aumentare il numero di orizzonti degli eventi, ma la possibilità di ridurre il numero di orizzonti degli eventi primordiali preesistenti non è così chiara e richiederebbe che la radiazione di Hawking non provochi la completa evaporazione degli orizzonti degli eventi dei buchi neri primordiali.

fonte

Grazie Anixx! Pensavo di volare da solo con la mia opinione su questo! Completamente d'accordo con tutto quello che hai detto. Questo ha molto più senso rispetto a quanto afferma GR.
@Matt: La "collapsar" è un'idea sciocca: è solo il punto di vista esteriore dei buchi neri. Le idee moderne di complementarità dei buchi neri risolvono il problema delle immagini esterne e interne del buco nero, e dato che le ho spiegate ad Anixx, eppure lui persiste con queste idee senza senso, mi opporrò.
Ron, se puoi spiegare come un oggetto può cadere in un buco nero quando per tutti gli altri punti di riferimento l'oggetto si fermerà all'orizzonte degli eventi mi piacerebbe sentirlo.
Va notato che anche Ron concorda sul fatto che tutte le informazioni sull'oggetto in caduta rimarranno sempre al di fuori dell'orizzonte degli eventi. Cioè anche se qualcosa cade sotto l'orizzonte (come una sorta di astrazione), se cade senza alcuna informazione (quindi nessuna struttura). Allo stesso tempo, qualsiasi cosa non strutturale nel centro di massa di un corpo massiccio si comporta esattamente allo stesso modo come se fosse distribuita sulla sua superficie.
Quindi, anche nel migliore dei casi, non saremmo in grado di distinguere se qualcosa è andato sotto l'orizzonte o si è semplicemente diffuso in superficie (le informazioni sulle cose cadute saranno sempre disponibili dalla superficie).
@ Ron Maimon non è esattamente la domanda sull'immagine esterna (non credo che l'immagine interna sia rilevante perché non può essere verificata con metodo scientifico)?
@Anixx: L'immagine interna _può_ essere verificata con metodo scientifico, gettando dentro una macchina fotografica, scattando foto e facendola uscire di nuovo, nel caso credo, cioè che per fori caricati o rotanti, esca di nuovo. Se mi sbaglio, le stesse informazioni possono essere estratte osservando molto attentamente la radiazione di Hawking. L'affermazione secondo cui l'osservatore cadente cade dal suo punto di vista è una scienza ben consolidata. All'esterno, il tempo si blocca solo fino a quando l'osservatore non viene imbrattato sull'intero orizzonte a causa della diffusione delle corde.
@Anixx: L'idea che l'immagine esterna sia completa è corretta, in quanto l'immagine interna può essere estratta dall'immagine esterna, ma non è corretta perché l'oggetto in caduta non è congelato dal suo punto di vista --- la linea del mondo congelante termina a un tempo proprio finito su un punto che non è un punto speciale, che contiene estensioni verso l'interno. La connessione tra l'immagine dell'interno e quella dell'esterno è sottile, ma è compresa. La risposta non è una collapsar, ma la complementarità del buco nero di Susskind.
@Matt Luckham: L'oggetto non "si ferma" all'orizzonte degli eventi. Si spalma sull'orizzonte e si termica con altre cose all'orizzonte, il tutto su una pelle lunga Planck vicino all'orizzonte. Questo processo è la versione neutra dell'emissione e dell'assorbimento di particelle della teoria delle stringhe.
Bene, Ron. Sostieni che la telecamera possa tornare dal buco nero. Ma cosa ti fa credere che la fotocamera fosse effettivamente sotto l'orizzonte, se 1) le informazioni sullo stato di questa fotocamera fossero sempre disponibili per l'osservatore esterno 2) in quanto tale la fotocamera non potrebbe fare alcuna foto di qualcosa che non potrebbe essere visto dall'esterno osservatore direttamente. Se dico che vado in un sexy shop per 5 minuti, ma mi vedi sempre fuori da un sexy shop e torno con cose che si possono comprare fuori dal sexy shop, e non porto cose che si vendono solo in sexy shop, credi che fossi effettivamente in un sexy shop?
"la gelida linea del mondo termina in un tempo proprio finito in un punto che non è un punto speciale, che contiene estensioni verso l'interno." - lol. Questo è solo se il buco nero è eterno e non evapora. Anche in questo caso GR viene applicato al di fuori del suo dominio. Si prega di notare che GR ** non ** è applicabile a tempi superiori o paragonabili al presunto tempo di evaporazione di BH.
@Anixx:, la tua nuova risposta è la parte non controversa e la complementarità di Susskind rende davvero questa risposta errata. Il motivo per cui si crede che la complementarità permetta alla telecamera di entrare (dal suo punto di vista) è perché altrimenti il ​​suo percorso finisce all'orizzonte in un tempo determinato e finito dal punto di vista della telecamera, che è fisicamente assurdo. La complementarità è l'affermazione che l'interno del sexy shop può essere ricostruito dall'esterno, così che non c'è differenza tra dire che sei entrato e dire che ti sei sparpagliato.
Ma l'immagine allargata non è ottimale, perché la fotocamera non si rompe mentre attraversa l'orizzonte (anche se dal tuo punto di vista si atomizza e tutte le stringhe dei protoni esplodono, viene completamente distrutta, quindi riformata quando esce, come un'increspatura che rimbalza su uno stagno e si ricorda nel punto in cui è entrato). Lo spaziotempo interno è una ricostruzione che utilizza dati di confine disponibili esternamente, ma _tutto lo spaziotempo_ è una ricostruzione allo stesso modo: questo è il principio olografico. È bello e sottile e funziona davvero nella teoria delle stringhe.
Questa risposta è completamente sbagliata.Ci sono diverse risposte corrette da parte di persone competenti in relatività per la domanda che questa duplica: http://physics.stackexchange.com/q/5031/
"Le cose vicino all'orizzonte degli eventi si spostano verso l'esterno all'aumentare del raggio BH."Sono d'accordo che deve, ma come sta succedendo?
Ora penso che non si muova verso l'esterno.Niente può cadere in un buco nero, quindi il raggio del buco nero non può aumentare.In realtà, i buchi neri non esistono.Ma in pratica ci sono cose che per tutti gli scopi pratici sono buchi neri e se la cosa A inizia a cadere su uno di questi quasi-BH, la cosa A si congela sulla superficie quasi-BH.Se altre cose cadono sul quasi BH, la cosa A sarà all'interno del quasi BH.Ma non ci sarà ancora un vero orizzonte degli eventi, quindi niente sarà sotto l'orizzonte degli eventi.
@Anixx: Mi piace questa risposta e mi piacerebbe votarla, ma c'è un problema.L'ho notato il 25 gennaio e ora l'ho risolto: la materia non ha la possibilità di spostarsi verso l'esterno, ma le collapsar non hanno orizzonte degli eventi, quindi non è necessario - può essere in un luogo che sarebbe sotto l'orizzonte degli eventi se ilcollapsar erano un vero buco nero.Spero che concorderai sul fatto che è ovvio.Se puoi vedere la mia modifica rifiutata, dovresti capire cosa intendo.Più un errore di ortografia: oblects-> objects.
@BartekChom Dal momento che Anixx ha modificato la domanda dopo il tuo commento, non so se ti piace la modifica corrente, dice ancora che le cose si spostano, quando non lo fanno.
@Timaeus Se vedo correttamente, Anixx ha modificato nel febbraio 2012 e ho commentato nel febbraio 2015. Tuttavia, grazie al tuo commento ho visto una modifica con fonte sulla possibilità di buchi neri primordiali.Non sono sicuro che siano davvero possibili, soprattutto perché Hawking ha scritto nel 2014 che i buchi neri nel significato originale non esistono e dovrebbero essere ridefiniti.Inoltre, non vedo come l'orizzonte primordiale possa crescere in un tempo finito.Comunque, ora non sono sicuro che questa parte della risposta sia sbagliata.Sto ancora aspettando una spiegazione.
@ben Crowell quella domanda che hai pubblicato ha tutte risposte sbagliate, ogni singola risposta è completamente sbagliata dato il contesto della domanda.Mi irrita così tanto quando una buona domanda viene rinchiusa con cattive risposte che diffondono false conoscenze e bloccano la domanda.Quelle risposte non sono riuscite a capire quando il contesto più elementare che op si riferisce a un osservatore esterno, non uno all'interno di blackhole o vicino ad esso, perché quel singhiozzo è difficile da capire?
Penso che questa informazione sia sbagliata.Secondo un sistema di coordinate che descrive tutto lo spazio, lo spazio si sta muovendo verso la singolarità in un modo approssimativamente newtoniano e oltre l'orizzonte degli eventi, lo spazio si sta muovendo così velocemente che la luce non può combattere la corrente e un oggetto attraversa l'orizzonte degli eventi intempo finito.
A volte le teorie hanno conseguenze non particolarmente volute o attese dai loro autori (con l'esempio più noto che è stata l'aggiunta di Einstein della costante cosmologica a GR), e la mia risposta a una domanda PSE ("Come possono esistere i buchi neri?"),molto simile a quello in esame, ne menziona uno in connessione con il Teorema di Borde-Guth-Vilenkin e l'ipotesi relativistica di Poplawski per la cosmogenesi nei buchi neri.(Il CC era superfluo quando Einstein lo aggiunse a GR dopo la scoperta di Hubble del 1929, sebbene da allora sia diventato utile in alcune ipotesi sull'accelerazione cosmica.)
@BenCrowell Di tanto in tanto rivedo questa domanda (perché ho le mie domande sull'argomento), e questa non è la prima volta che sono diretto dal tuo commento a quell'altra domanda, le cui prime 3 risposte parlano di ciò che accade dal punto di vistadi un oggetto in caduta.Se ritieni che questo e le seguenti risposte siano sbagliate, collega alla risposta corretta che effettivamente affronta il problema dal punto di vista di un osservatore esterno, non un oggetto in caduta.
@BartekChom la questione viene attaccata all'orizzonte degli eventi mediante il trascinamento dei fotogrammi.Quindi, se l'orizzonte degli eventi si sposta, cresce, il BH si muove nel suo insieme o cambia la velocità di rotazione, la materia vicino all'orizzonte degli eventi segue i suoi movimenti, incluso il movimento verso l'esterno in un certo senso (ma si muove sempre verso l'orizzonte degli eventi).Parola chiave: trascinamento del frame.
#5
+5
Anixx
2012-02-24 10:56:49 UTC
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Vorrei aggiungere un fatto che, forse, non è controverso.

Vale a dire, che tutte le informazioni su qualsiasi oggetto in caduta saranno disponibili per l'osservatore esterno in qualsiasi momento. Le informazioni non possono perdersi sotto l'orizzonte, altrimenti abbiamo il paradosso della perdita di informazioni.

Ciò significa che è teoricamente possibile per un osservatore esterno ripristinare qualsiasi oggetto che è andato nella direzione del BH, perché tutto delle sue informazioni ancora conservate.

Questo è vero non solo per quanto riguarda gli oggetti che stanno cadendo dopo la formazione di BH, ma anche per quegli oggetti che erano lì al momento in cui la stella è collassata. Quindi, anche se tu fossi al centro di una stella quando stava collassando, tutte le informazioni su di te sono ancora conservate, disponibili al di fuori dell'orizzonte e il tuo corpo può essere ricostruito.

Scusa, decisamente controverso. Intuitivamente, come potrebbero uscire le informazioni al centro? E anche se alla fine dovesse uscire, come può essere disponibile *** in ogni momento? *** Nessuno può rispondere a questa domanda.
@PeterShor Da quanto ho capito, le informazioni non arrivano nemmeno al centro, quindi non è necessario che siano in grado di uscire. Tutte le informazioni rimangono nell'orizzonte degli eventi e sono quindi disponibili in ogni momento.
@Wouter: E se le informazioni iniziano al centro? Supponiamo che dopo che una stella collassi in un buco nero, tu voglia ricostruire lo stato quantico della materia al centro della stella prima del suo collasso. Come vengono fuori queste informazioni? Per quanto ne so, nessuno ha una spiegazione incontrovertibile.
@Peter Shor, l'orizzonte appare inizialmente in un punto e poi si alza. Non è che un volume diventi improvvisamente sotto l'orizzonte.
@Anixx: L '"orizzonte" di un buco nero è una superficie interamente immaginaria. Se hai raggi di luce che entrano da tutti i lati e formano un buco nero, l '"orizzonte" appare in un punto *** prima che *** la relatività dica che l'informazione che un buco nero si sta formando può arrivare a quel punto. C'è fisica non locale qui? La materia al centro di una stella che collassa si trasforma improvvisamente in fotoni (o gravitoni) senza una ragione localmente distinguibile e inizia a correre per uscirne prima che sia intrappolata dall'orizzonte del buco nero? Come può non essere controverso?
@Peter Shor Hai detto "Se hai raggi di luce che entrano da tutti i lati e formano un buco nero, l '" orizzonte "appare in un punto prima che la relatività dica che l'informazione che un buco nero si sta formando può arrivare a quel punto". - errato, perché 1) i raggi di luce non possono creare un buco nero 2) se alcune particelle massicce si uniscono in modo da creare una concentrazione alla quale appare un orizzonte, le informazioni su questo erano disponibili molto prima. Conoscendo i campi gravitazionali delle particelle è sempre possibile prevedere se formeranno o meno un orizzonte.
non c'è trasferimento di informazioni più veloce della luce qui.
@Anixx: Forse dovresti dare una risposta corretta a [questa domanda di stackexchange] (http://physics.stackexchange.com/questions/14064/can-a-black-hole-be-formed-by-radiation) allora. Soprattutto se riesci a trovare una fonte autorevole che dice che i buchi neri ** non possono ** essere formati dalle radiazioni, contrariamente alla risposta accettata e votata.
@Peter Shor grazie per il collegamento. Comunque, questo non influisce su questa domanda, anche se il BH è formato dalla radiazione. Sperimentiamo l'attrazione gravitazionale dell'energia di un fotone anche se non ci ha ancora raggiunto, perché la radiazione non appare dal nulla.
@Anixx: Ma i fotoni stanno venendo verso di noi, che è ciò che fa formare il buco nero. La stessa attrazione gravitazionale, se rimanesse lontana, non aiuterebbe a formare un buco nero.
@PeterShor Ci scusiamo per aver ripreso una discussione vecchia di dieci anni, ma Anixx ha ragione, la luce non può creare un BH.La ragione di una controversia è equiparare la luce alla classica radiazione EM.In GR light è invece Null Dust dando diverse soluzioni.Considera un guscio che collassa di neutrini ad altissima energia.La loro energia è sufficiente per creare un BH, ma l'energia cinetica di un oggetto relativistico non piega lo spaziotempo, quindi i neutrini spareranno e voleranno via.Sia i neutrini che i fotoni sono Null Dust in GR.Pertanto un guscio di luce che collassa (a differenza della classica radiazione EM) non può creare un BH.
#6
+5
Shiekh
2014-01-06 07:03:28 UTC
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Mi sembra che il cadente faccia parte della stiva nera e quindi evaporerà a sua volta

Se uno getta un tronco nel fuoco è il fuoco che brucia il tronco o il tronco ora fa parte dello stesso fuoco. Vedo la caduta come parte dell'orizzonte degli eventi, quindi invece di dire che la caduta viene distrutta da un muro di fuoco, forse la caduta stessa evapora.

Forse questo è solo un cavillo sulla semantica.

#7
  0
AdamRedwine
2012-02-22 19:34:55 UTC
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Consiglio di leggere le risposte ad alcune delle domande a destra -> ->

In particolare questa.

Mi aspetto che questa la domanda verrà chiusa come duplicato esatto, ma quello che troverai in risposta alle altre domande è che ciò che osserva qualcuno che cade in un buco nero e ciò che qualcuno fuori che lo sta guardando cadere non sono la stessa cosa. La natura esatta del cambiamento dell'immagine può essere (ed è stata) risolta, ma ancora una volta, consiglio di esaminare le altre domande qui.

Quella era una domanda diversa a cui mi hai collegato! Sto parlando di attraversare l'orizzonte degli eventi. Apprezzo che l'oggetto che attraversa l'orizzonte degli eventi rilevi un rallentamento, ma sto parlando dell '"osservatore". Se sto "osservando" vedrò mai un oggetto entrare nel buco nero? Se no allora non potrò mai "osservare" il buco consumare qualcosa? È corretto?
Non ti stavo indirizzando alla domanda ... ti stavo indirizzando alle risposte alla domanda ... ecco perché ho detto "Consiglio di leggere le risposte ad alcune delle domande ..."
#8
  0
Manishearth
2012-02-22 19:43:11 UTC
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Dal terzo paragrafo in poi sono leggermente speculativi da parte mia; Non ne sono esattamente sicuro. Commenti apprezzati

Tutto questo è dovuto alla stranezza della relatività. Nel tuo quadro di riferimento, la roccia si ferma all'orizzonte. La roccia non avverte tale arresto. La roccia vedrà le stelle condensarsi (questa "condensazione" è più evidente per i buchi neri massicci), a causa delle lenti gravitazionali. Vedrà avvicinarsi l'orizzonte e lo attraverserà.

Ricorda, il tempo e lo spazio sono relativi. Questo è un caso piuttosto estremo in cui il tempo sembra scorrere infinitamente più velocemente in un frame diverso.

Riguardo all'oscuramento, non sono esattamente sicuro di cosa accada. IIRC, l'affermazione che la roccia "si congela" è una mezza verità. Teoricamente, la roccia è congelata nel tuo sistema di riferimento, ma un telescopio non può vederlo. Per semplificare la vita, supponiamo che la roccia sia ricoperta di lampade (una roccia normale diventerebbe invisibile molto prima di raggiungere l'orizzonte)., All'orizzonte, la luce emessa da queste lampade è $ \ infty $ spostata verso il rosso, quindi fondamentalmente non esiste. Questo può anche essere visto come il fotone che gira la coda e viene assorbito (in realtà il fotone si congela all'orizzonte) Quindi una roccia all'orizzonte è invisibile. Una roccia vicino all'orizzonte è molto debole, poiché quasi tutta la luce emessa viene riassorbita (inoltre, c'è uno spostamento verso il rosso della luce, più spostamento verso il rosso $ \ implica $ meno energia). Quindi, ciò che vediamo è che la roccia si attenua gradualmente man mano che raggiunge l'orizzonte. Sembra anche andare più lentamente. La velocità di attenuazione e rallentamento converge all'orizzonte, dove la roccia è congelata, ma completamente invisibile. IMHO, questo accade a $ t = \ infty $ nella cornice.

Quindi un buco nero rimane nero. Non vedrai stelle, gas, rocce o ricercatori ambiziosi attaccati all'orizzonte, anche se potresti riuscire a vederne versioni fioche mentre cadono vicino all'orizzonte.

Quanto al modo in cui cresce il buco nero, è dovuto all'orizzonte assoluto. L'orizzonte di un buco nero cresce in "anticipazione" del materiale in caduta.

Grazie per la tua risposta Manishearth. Quindi, se stai dicendo che le rocce si sono oscurate per essere invisibili, ma sono ancora lì (dal punto di vista degli osservatori) e se l'osservatore fosse in grado di guardare il buco nero per un miliardo di anni, la roccia sarebbe ancora lì (invisibile, ma all'orizzonte degli eventi). Quindi, dal punto di vista degli osservatori, qualcosa attraverserebbe mai l'orizzonte degli eventi?
Ricorda che la roccia stessa ha un campo gravitazionale. Quindi penso che la roccia estenda il buco nero solo essendo lì. Ma non sono sicuro. GR fallisce dopo l'orizzonte degli eventi e potrebbe persino fallire all'orizzonte degli eventi. Non sono un esperto
Non dire che spostamento verso il rosso e deflessione sono la stessa cosa, perché sono diversi: cambiamento di colore e cambiamento di intensità. A proposito, anche l'intensità di un raggio laser ideale verrà ridotta.
@kartsa Sì, ma danno lo stesso effetto (l'ho chiarito). IIRC, $ \ infty $ redshift del fotone equivale ad essere bloccato all'orizzonte. E il cambiamento di colore $ \ implica $ cambiamento di intensità (sebbene non sia per deviazione). Prendi un raggio e spostalo verso il rosso. $ E = h \ nu, I = E / A $. Se $ \ nu $ diminuisce, anche $ E $ e di conseguenza $ I $ diminuisce.
Cito FrankH: "Anche il numero di fotoni che emette al secondo (come li rilevi) diminuirà con il tempo man mano che l'orizzonte si avvicina" Questo è quello che intendevo. Numero di fotoni al secondo. Non intensità. L'intensità è proporzionale al fattore di spostamento verso il rosso al quadrato.
@kartsa Sì, quindi ci sono più fattori qui: intensità decrescente del redshift e intensità decrescente della gravità.
Ragazzi, se potete vedere l'oggetto o no è irrilevante, non è vero? La domanda è: l'oggetto può attraversare l'orizzonte degli eventi e passare alla singolarità da qualsiasi osservatore che non si trovi nello stesso riferimento dell'oggetto? Penso che GR dica di no ...
@MattLuckham Aah: quello che succede qui è che il minuto, raggiunge l'orizzonte, lo estende. La roccia ha anche un campo gravitazionale. Quindi si divora da solo. Il "bloccato all'orizzonte" è vero solo se il corpo stesso non gravita.
E l'orizzonte non diventerà bitorzoluto, a causa della congettura dell'assenza di capelli.
GR non dice che non solo la dilatazione del tempo diventa infinita, ma anche la massa degli oggetti diventa infinita? Ad essere onesti, il mio cervello fa male. Hai bisogno di trovare un buco nero e testare questa roba!
Perché la massa dovrebbe diventare infinita? L'energia di massa è ancora conservata se si ha un buco nero. I buchi neri hanno massa finita; buco nero + oggetto = zappa nera; quindi qualsiasi oggetto che cade in un buco nero ha massa finita.
Questo sta mostrando la mia ignoranza. So con SR che quando un oggetto si avvicina alla velocità della luce la sua massa diventa infinita (così come il tempo si dilata) per qualsiasi osservatore. La mia comprensione era che GR dice che lo stesso effetto si verifica all'interno dei campi gravitazionali. Quindi, quando la mia roccia di 100 kg colpisce l'orizzonte degli eventi non solo sembra congelarsi, ma anche la sua massa è infinita per qualsiasi osservatore? È spazzatura?
Chi ha detto che la sua velocità diventa infinita? La dilatazione temporale SR è diversa dalla dilatazione temporale gravitazionale IIRC. Il primo si occupa di velocità, il secondo si occupa di accelerazione. Ma non un'accelerazione infinita.
Non ho mai detto che la velocità diventa infinita. Tutto quello che ho letto afferma che la dilatazione temporale SR e la dilatazione temporale della gravità sono le stesse. Cito: "Questo perché la dilatazione del tempo gravitazionale si manifesta in sistemi di riferimento accelerati o, in virtù del principio di equivalenza, nel campo gravitazionale di oggetti massicci".
@MattLuckham Spiacente, volevo dire che la velocità diventa $ c $. Sì, la dilatazione temporale SR e GR sono _ fondamentalmente_ la stessa cosa, ma stai mescolando un po 'troppo. La tua logica è la seguente, a destra: $ \ infty \ text {dilatazione del tempo in SR} \ implica v = c \ implica \ gamma = \ infty \ implica m = \ infty; $$ \ quindi \ infty \ text {dilatazione del tempo in GR} \ implica m = \ infty; $$ \ perché \ text {dilatazione del tempo in SR} \ cong \ text {dilatazione del tempo in GR} $. Qui stai mescolando causa ed effetto. (continua nel commento successivo)
$ v = c \ implica \ text {dilatazione temporale} = \ infty $. Non il contrario. In GR, possiamo avere una dilatazione temporale infinita senza problemi di velocità.
"Vedrà avvicinarsi l'orizzonte e cadrà attraverso di esso." - l'osservatore che cade non vedrà mai se stesso attraversare l'orizzonte.L'orizzonte sarà sempre lontano, anche se è già all'interno del BH, perché vedrà un orizzonte diverso, non l'orizzonte BH.
#9
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anna v
2019-02-15 15:43:42 UTC
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C'è una buona risposta di John Rennie sopra, e penso che la discussione continua nei commenti si basi su un malinteso dell'OP, che chiede in un commento a John:

"Come può qualcosa mai cadere in un buco nero visto da un osservatore esterno?"- Matt Luckham 24 febbraio 12 alle 10:19

L'incomprensione dell'OP sta nella definizione di "osservatore esterno" e nell'assumere che tutti gli osservatori siano "fuori".

"Fuori" significa al di fuori dell'influenza / attrazione gravitazionale del buco nero, cioè non attratto e cadere in esso.TQuesto ovviamente non definisce "tutti gli osservatori" .Ci saranno osservatori che cadono nel buco nero perché la loro traiettoria cade verso il buco nero, non importa quanto siano lontani.Ciò include tutta la materia che cade verso la singolarità, vista da qualsiasi quadro.

#10
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kartsa
2012-02-22 22:17:38 UTC
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Vedi oggetti che si congelano al di fuori dell'orizzonte degli eventi. Vedi l'orizzonte degli eventi che si sposta verso l'esterno quando più cose cadono nell'orizzonte degli eventi. Le cose nell'orizzonte degli eventi non si spostano verso l'esterno, quando l'orizzonte degli eventi si sposta verso l'esterno, quindi gli oggetti vengono inghiottiti dall'orizzonte degli eventi.

Interessante? Non ho pensato a questo. È quello che succede quando abbiamo un buco nero di 1 milione di massa solare e una roccia di 100 chilogrammi incontra l'orizzonte degli eventi?
Questo non è vero. Le cose vicine all'orizzonte degli eventi ** si spostano ** verso l'esterno all'aumentare del raggio BH. Ancor più con eventuali deformazioni di BH come le onde sulla sua superficie, le deformazioni di marea o il cambiamento della velocità di rotazione, tutti gli oggetti abbastanza vicini all'orizzonte rimangono "attaccati" ad esso e seguono tutti i cambiamenti della forma BH. Tutti gli oggetti abbastanza vicini a un orizzonte BH rotante, ruotano con esso alla stessa velocità.
@Anixx Beh, forse le cose seguono qualsiasi movimento dell'orizzonte. Ho solo ripetuto quello che hanno detto alcuni ragazzi grandi.
@MattLuckham Non lo so. Ma hey, una roccia ha energia oltre all'energia cinetica all'orizzonte? Se ha un po 'di energia, allora c'è un orizzonte degli eventi attorno alla roccia. Allora il problema diventa una collisione del problema dell'orizzonte degli eventi. (Vicino all'orizzonte degli eventi solo un po 'di curvatura extra dello spazio-tempo creerà un orizzonte degli eventi)
@ kartsa, il downvote non è dovuto a me, so che alcuni ragazzini affermano cose del genere.
#11
-1
seilgu
2014-01-06 13:27:03 UTC
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Una versione che ho sentito è questa: il raggio dell'orizzonte degli eventi può essere definito utilizzando la massa che avvolge. Ora, anche se da un osservatore esterno, un oggetto non entra mai nell'orizzonte degli eventi, ma in un tempo finito gli sarà molto molto vicino. Ora, se includi questo oggetto come parte del buco nero e ricalcoli l'orizzonte degli eventi, scoprirai che il nuovo orizzonte degli eventi include già questo oggetto, quindi l'oggetto può essere visto come all'interno del buco nero appena formato.

#12
-1
user37390
2014-02-19 04:40:19 UTC
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Se la mia conoscenza della dilatazione del tempo è corretta, va in entrambe le direzioni. Il tempo rallenta per l'oggetto in questa situazione. Ma il tempo non rallenta per un osservatore esterno. Quindi no, il tempo sarebbe infinito solo per l'oggetto che si avvicina al buco nero. (Potrei sbagliarmi, se lo sono, per favore dimmelo nei commenti)

#13
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Dustin Soodak
2018-12-04 00:20:17 UTC
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Il problema con il test, se non altro che l'immagine / le informazioni rimane fluttuante sopra dove dovrebbe essere l'orizzonte degli eventi è che qualsiasi segnale emesso da un oggetto viene sia più lento che spostato verso il rosso al punto in cui una sonda diventerà essenzialmente non rispondente e invisibile.Un modo possibile per verificare se gli oggetti sono davvero ancora in bilico è se hai equipaggiato un gruppo di sonde di prova con specchi che riflettono le lunghezze d'onda corte molto bene (il motivo per averne un gruppo è che alla fine, anche i singoli fotoni trasferiranno una quantità distruttivadi slancio).Immagino che otterrai riflessi fintanto che non finirai le sonde (anche se dovrai aspettare esponenzialmente più a lungo per ogni misurazione aggiuntiva).

Modifica: in base a un commento di Anixx, le sonde non verranno "inghiottite" poiché la loro massa espande il buco nero, ma verranno semplicemente spinte leggermente verso l'esterno.

"* alla fine, anche i singoli fotoni trasferiranno una quantità distruttiva di quantità di moto *" - Questo sarebbe vero per gli osservatori in bilico, ma è tecnicamente impossibile rimanere lì.Tuttavia, per gli osservatori in caduta libera la luce radiale esterna è effettivamente spostata verso il rosso (due volte in modo asintotico all'orizzonte).
#14
-6
bacca2002
2013-11-28 04:14:25 UTC
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All'orizzonte degli eventi, la persona che viene risucchiata vedrà la luce due volte più velocemente. Poi, mentre cade dentro, alla fine vedrà la luce 3 volte più veloce, poi 4 volte più veloce, quindi 5 volte più veloce, finché la luce non sembrerà infinitamente veloce e il tempo inizierà a crescere infinito per lui, e probabilmente sembrerà prendere una frazione di secondo per cadere, poi sarà distrutto perché c'è spazio solo per meno di un cubic-planck (infinitesmall) mentre è più grande di una cella. Tuttavia, all'esterno, non vedrai mai qualcosa cadere nell'orizzonte degli eventi, e quando la velocità di fuga necessaria è la metà della velocità della luce, vedrai gli oggetti andare a metà della velocità, il che non è poi così male, ma dopo un po ', quando la velocità necessaria diventa 299, 792, 457 metri al secondo, e fingi che ci sia un orologio, sarà 1/299, 792, 458 volte più veloce e quindi ci vorranno circa 9 anni per andare 1 secondo, che probabilmente l'orologio è già caduto La persona che cade, tuttavia, non sente nulla di speciale quando attraversa l'orizzonte degli eventi e può persino comunicare con un'altra persona che cade, fino a quando non viene distrutta dalla singolarità della gravità. Non c'è modo di entrare in un buco nero e raccontare la storia a tutti, ma c'è un modo per identificare ogni oggetto che è caduto nel buco nero dal big bang, ma avrai bisogno di un programma super veloce e molto migliore vista dell'occhio del normale. Dato che più veloce vai, più lento è il tempo per te perché la velocità della luce è solo un po 'più veloce di te, dovrai aspettare fino a quando non sarai quasi alla velocità della luce come 299, 792, 457,99 [...] 9 metri al secondo, poi immediatamente senza aspettare 299, 792, 458 / il numero che ho scritto -1 secondi, e tornare indietro alla velocità della luce per un tempo molto, molto lungo, probabilmente più del tempo impiegato dal big bang per formare e raccontare la storia. E no, invecchi alla stessa velocità, ma il tempo SEMBRA molto più lento perché la luce sta andando solo un po 'più veloce di te.

Questo è completamente sbagliato. Gli osservatori non osserveranno mai velocità della luce diverse da c ma vedranno uno spostamento rosso / blu.
Non l'ho detto per gli osservatori. L'ho detto per la persona che cade dentro, che probabilmente verrà distrutta per prima a meno che il buco nero non abbia molta massa. E la seconda parte era circa prima che l'oggetto cada all'orizzonte, il tempo per la persona si sentirà molto più lento, mentre la persona che cade sentirà la luce arrivare circa il doppio più velocemente, supponendo che vada in linea retta che dovrebbe qualsiasi forza (il che non è vero). E l'oggetto si spezzerebbe proprio prima di cadere se una parte dell'oggetto attraversasse l'orizzonte e una parte no, e sta andando alla velocità della luce.
Questo è sbagliato: "mentre la persona che cade sentirà la luce arrivare circa due volte più velocemente". Quindi questo è "l'oggetto si lacererebbe proprio prima di cadere se una parte dell'oggetto attraversasse l'orizzonte e una parte no". Questo è impossibile: "e sta andando alla velocità della luce".
Questo sarebbe vero tranne per il fatto che anche l'osservatore che cade nel BH si sta avvicinando sempre di più alla velocità della luce, quindi devi tenere in considerazione anche gli effetti SR.Credo che l'effetto doppler SR finisca per essere l'esatto inverso dell'effetto di rallentamento del tempo GR più l'effetto di rallentamento del tempo SR, quindi dovrebbero finire per vedere sia la stessa frequenza che la stessa durata se sono in caduta libera.Storia completamente diversa, ovviamente, se hanno razzi abbastanza potenti da librarsi appena sopra l'orizzonte degli eventi.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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