Apakah materi menumpuk di luar cakrawala peristiwa lubang hitam?

34

Pemahaman saya adalah bahwa waktu melambat dan pendekatan berhenti ketika mendekati cakrawala peristiwa lubang hitam. Saya telah melihat ini menjelaskan beberapa tempat, termasuk penjelasan singkat dalam paragraf terakhir di bawah: http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole#General_relativity , dikutip di bawah ini:

Oppenheimer dan rekan penulisnya menafsirkan singularitas pada batas jari-jari Schwarzschild sebagai menunjukkan bahwa ini adalah batas gelembung di mana waktu berhenti. Ini adalah sudut pandang yang valid untuk pengamat eksternal, tetapi tidak untuk pengamat yang gagal. Karena sifat ini, bintang-bintang yang runtuh disebut "bintang beku", [17] karena pengamat luar akan melihat permukaan bintang itu membeku dalam waktu pada saat di mana keruntuhannya membawanya di dalam jari-jari Schwarzschild.

Apakah ini berarti bahwa tidak ada masalah yang benar-benar jatuh ke dalam lubang hitam (kecuali mungkin apa yang ada pada pembentukannya)? Apakah ini juga berarti materi terakumulasi di luar cakrawala acaranya? Seperti yang saya pahami, ini akan menjadi perspektif dari luar black hole. Jika ini masalahnya, saya ingin tahu apakah kita akan mengamati sejumlah besar materi yang mengelilingi cakrawala peristiwa, tetapi akan sangat bergeser merah?

Edit:

Saya perhatikan jawaban untuk pertanyaan yang berbeda, terutama bagian akhir, memberikan beberapa wawasan di sini juga: https://astronomy.stackexchange.com/a/1009/1386

Edit:

Video-video YouTube yang disatukan seseorang menjelaskan konsep ini dengan sangat baik, dan sepertinya menunjukkan bahwa ide ini mendapatkan daya tarik!

https://www.youtube.com/watch?v=yZvgeAbrjgc&list=PL57CC037B74307650&index=118 https://www.youtube.com/watch?v=b1s7omTe1HIHI

Edit:

Video YouTube baru ini menggambarkan ide ini dengan sangat baik, dan menggambarkannya sebagai cara kerja lubang hitam!

https://youtu.be/mquEWFutlbs

Jonathan
sumber
2
Anda harus mengutip di mana Anda membacanya. Namun, saya kira Anda berbicara tentang efek relativistik (keterlambatan) yang diamati dari pengamat yang jauh. Apakah itu benar?
Py-ser
1
Pendapat pribadi saya: Itulah alasannya (bersama dengan radiasi Hawking membuat BH menghilang dari waktu yang terbatas, seperti yang terlihat dari luar), mengapa cakrawala peristiwa tidak pernah dapat terbentuk. Tapi itu bukan (belum?) Pendapat arus utama.
Gerald
@ Py-ser - Ya, ini benar, saya berbicara tentang efek relativistik.
Jonathan

Jawaban:

23

Ya, Anda benar, dari PANDANGAN KAMI.

Dari buku Kip Thorne "Black Holes and Time Warps: Einstein Outrageous Legacy."

"Seperti batu yang jatuh dari atap, permukaan bintang jatuh ke bawah (menyusut ke dalam) perlahan pada awalnya, lalu semakin cepat. Seandainya hukum gravitasi Newton benar, percepatan ledakan ini akan terus berlanjut sampai bintang, yang tidak memiliki tekanan internal, dihancurkan ke titik dengan kecepatan tinggi. Tidak demikian menurut formula relativistik Oppenheimer dan Snyder. Alih-alih, saat bintang mendekati keliling kritisnya, penyusutannya melambat menjadi merangkak. Semakin kecil bintangnya, semakin lambat ia meledak, sampai menjadi beku tepat di lingkar kritis. Tidak peduli berapa lama seseorang menunggu, jika seseorang diam di luar bintang (yaitu, diam di dalam kerangka referensi eksternal statis) seseorang tidak akan pernah dapat melihat bintang meledak melalui lingkar kritis.

“Apakah pembekuan ledakan ini disebabkan oleh suatu kekuatan relativistik umum yang tak terduga di dalam bintang? Tidak, sama sekali tidak, Oppenheimer dan Snyder menyadari. Sebaliknya, ini disebabkan oleh pelebaran waktu gravitasi (perlambatan aliran waktu) di dekat lingkar kritis. Waktu pada permukaan bintang yang meledak, seperti yang terlihat oleh pengamat eksternal statis, harus mengalir lebih lambat dan lebih lambat, ketika bintang mendekati keliling kritis, dan dengan demikian segala sesuatu yang terjadi pada atau di dalam bintang termasuk ledakannya harus tampak bergerak lambat dan kemudian secara bertahap membeku. "

"Meskipun ini kelihatan aneh, yang lebih aneh lagi adalah prediksi lain yang dibuat oleh formula Oppenheimer dan Snyder: Meskipun, seperti yang terlihat oleh pengamat eksternal statis, ledakan itu membeku di lingkar kritis, itu tidak membeku sama sekali seperti yang dilihat oleh pengamat yang mengendarai ke dalam. di permukaan bintang. Jika bintang itu menimbang beberapa massa matahari dan mulai seukuran matahari, maka seperti yang diamati dari permukaannya sendiri, ia meledak ke keliling kritis dalam waktu sekitar satu jam, dan kemudian terus menembus kekritisan masa lalu dan ke dalam yang lebih kecil keliling. "

"Dengan melihat formula Oppenheimer dan Snyder dari sudut pandang pengamat di permukaan bintang, kita dapat menyimpulkan detail dari ledakan, bahkan setelah bintang tenggelam dalam lingkar kritisnya; itu adalah satu dapat menemukan bahwa bintang menjadi berderak ke kepadatan tak terhingga dan volume nol, dan seseorang dapat menyimpulkan detail dari kelengkungan ruangwaktu di krisis tersebut. ”P217-218

OK, jadi dari sudut pandang kami semua masalah akan dikelompokkan di sekitar lingkaran kritis dan tidak lebih jauh. Tidak apa-apa, cangkang ini dalam teori dapat mengerahkan semua kekuatan yang diperlukan di alam semesta eksternal seperti gaya tarik gravitasi, medan magnet dll. Titik seperti singularitas yang berada di masa depan lubang hitam yang tidak terbatas, (dari sudut pandang kami) memang dalam masa depan alam semesta yang tidak terbatas itu sendiri tidak dapat mengerahkan kekuatan seperti itu di alam semesta ini. Singularitas ini hanya "tercapai" ketika seorang pengamat mengendarai melewati batas kritis dan, melalui proses pelebaran waktu, mencapai ujung alam semesta.

Ini jelas merupakan bidang penelitian dan pemikiran aktif. Beberapa pemikir terhebat di planet ini mendekati masalah ini dengan cara yang berbeda tetapi sejauh ini belum mencapai konsensus tetapi yang menarik adalah sebuah konsensus yang tampaknya mulai muncul.

http://www.sciencealert.com/stephen-hawking-explains-how-our-existence-can-escape-a-black-hole

Stephen Hawking mengatakan pada sebuah konferensi di Agustus 2015 bahwa dia percaya bahwa "informasi disimpan bukan di bagian dalam lubang hitam seperti yang diharapkan, tetapi pada batasnya, horizon acara." Komentarnya mengacu pada resolusi "paradoks informasi," sebuah debat fisika yang telah berjalan lama di mana Hawking akhirnya mengakui bahwa materi yang jatuh ke dalam lubang hitam tidak dihancurkan, melainkan menjadi bagian dari lubang hitam.

Baca lebih lanjut di: http://phys.org/news/2015-06-surface-black-hole-firewalland-nature.html#jCp

Pada pertengahan 90-an, fisikawan Amerika dan Belanda Leonard Susskind dan Gerard 't Hooft juga membahas paradoks informasi dengan mengusulkan bahwa ketika sesuatu tersedot ke dalam lubang hitam, informasinya meninggalkan semacam jejak holografik dua dimensi pada cakrawala peristiwa. , yang merupakan semacam 'gelembung' yang berisi lubang hitam di mana segala sesuatu harus dilewati.

Apa yang terjadi pada horizon peristiwa lubang hitam sangat sulit dipahami. Yang jelas, dan apa yang dihasilkan dari Relativitas Umum, adalah bahwa dari sudut pandang pengamat eksternal di alam semesta ini, semua materi yang salah tidak dapat melanjutkan melewati lingkar kritis. Kebanyakan ilmuwan kemudian mengubah sudut pandang untuk menjelaskan bagaimana, dari sudut pandang pengamat yang salah, mereka akan melanjutkan dalam waktu yang sangat singkat untuk memenuhi singularitas di pusat lubang hitam. Ini memunculkan anggapan bahwa ada singularitas di pusat setiap lubang hitam.

Namun ini adalah ilusi, karena waktu yang diperlukan untuk mencapai singularitas pada dasarnya tak terbatas bagi kita di alam semesta eksternal.

Fakta bahwa masalah ini tidak dapat melewati batas kritis mungkin bukanlah “ilusi” tetapi sangat nyata. Masalahnya harus dari TAMPILAN KAMI menjadi "cangkang" yang mengelilingi lingkaran kritis. Itu tidak akan pernah jatuh melalui lingkar sementara kita tetap di alam semesta ini. Jadi berbicara tentang singularitas di dalam lubang hitam tidak benar. Itu belum terjadi.

Jalur melalui horizon peristiwa memang mengarah ke singularitas dalam setiap kasus, tetapi itu jauh di masa depan dalam semua kasus. Jika kita berada di alam semesta ini, belum ada singularitas yang terbentuk. Jika belum terbentuk, di mana massa? Massa mengerahkan tarikan pada alam semesta ini, benar? Maka itu pasti DI alam semesta ini. Dari sudut pandang kami, itu pasti sisi dari horizon peristiwa.

SESUNGGUHNYA, MUNGKIN MUNGKIN MEMBUKTIKAN INI. Pengumuman gelombang gravitasi baru-baru ini terdeteksi pada penggabungan 2 lubang hitam disertai oleh ledakan sinar gamma yang tidak diverifikasi tetapi berpotensi cocok dari area yang sama di langit. Ini tidak bisa dijelaskan dari sudut pandang konvensional yang menyatakan bahwa semua masalah akan dikompresi menjadi singularitas dan tidak akan mampu keluar lagi.

Jika 2 lubang hitam bergabung dan memancarkan sinar gamma ... di atas tentu saja penjelasan yang juga konsisten dengan Relativitas Umum. Massa tidak pernah berhasil melewati cakrawala peristiwa (dari sudut pandang kami) dan terganggu oleh kekerasan besar dari merger, beberapa melarikan diri. Ini mungkin sumur gravitasi yang dalam, tetapi sinar gamma yang sangat kuat seharusnya bisa lolos dengan tendangan yang tepat (tarik oleh lubang hitam yang lebih besar mendekat).

Pengamatan lebih lanjut lebih lanjut dari peristiwa serupa, yang cenderung cukup sering, dapat memberikan lebih banyak bukti Kemungkinan tidak ada penjelasan kredibel lainnya.

Ctrebor
sumber
Terima kasih atas jawaban Anda, saya ingin melihat apakah ini menghasilkan diskusi lebih lanjut!
Jonathan
2
Satu lagi komentar tentang pertanyaan awal Anda. Lubang hitam akan mulai seperti gelembung uap kecil di tengah bintang yang meledak yang telah mencapai "tekanan" gravitasi yang cukup kuat. Kemudian akan berkembang ketika materi dan energi di sekitarnya jatuh dan mencapai lingkar kritisnya, oleh karena itu saya tidak berpikir masalah apa pun dari sudut pandang pengamat eksternal akan "di dalam" lingkaran kritis.
ctrebor
FYI, saya mencari bukti / referensi untuk memberi hadiah.
Jonathan
Bukti / referensi untuk apa? Ada referensi yang cukup untuk Oppenheimer & Snyder. Apakah anda mau lagi?
ctrebor
2
Komentar gelombang gravitasi Anda tampaknya mengalami kesulitan memahami perbedaan antara massa dan medan gravitasi. Tidak ada tentang deteksi GW yang mengatakan bahwa massa dikeluarkan atau dikonversi dari (dalam) lubang hitam ke dalam berbagai bentuk radiasi. Energi itu sudah ada di medan gravitasi, yang ada di alam semesta dan di luar horizon peristiwa. Itu adalah energi yang diubah menjadi radiasi. Apa yang "sebenarnya" di dalam lubang itu tidak relevan: yang penting adalah bidangnya (gravitasi dan EM, yaitu).
zibadawa timmy
24

Apa yang Anda gambarkan pada dasarnya adalah interpretasi "collapsed star" (Eng) atau "star beku" (Rus) dari black hole yang biasa terjadi sebelum akhir pertengahan 1960-an. Itu adalah sebuah kesalahan.

Misalkan Anda jauh dan diam relatif terhadap lubang hitam. Anda akan mengamati materi infall yang mendekati asimtotik mendekati cakrawala, semakin redup saat pergeseran merah. Apakah itu berarti bahwa materi "berumpun" di cakrawala? Untuk mengetahuinya, misalkan Anda melemparkan diri Anda ke lubang hitam untuk mencoba menangkap materi yang Anda lihat. Apa yang akan Anda temukan adalah bahwa ia jatuh ke dalam lubang hitam sejak dulu.

Dengan kata lain, cara paling masuk akal untuk menjawab apakah materi infalling menggumpal di cakrawala adalah dengan melihat situasi dari kerangka materi infalling itu. Dan di sana, jelas: tidak, itu tidak menggumpal, karena melintasi cakrawala dalam waktu yang terbatas. (Sebagai tambahan, untuk lubang hitam Schwarzschild, jatuh dari tempat lain adalah Newtonian dalam koordinat radial Schwarzschild dan waktu yang tepat.)

"Sudut pandang comoving" diakui oleh Oppenheimer dan Snyder pada tahun 1939, tetapi baru pada tahun 1960-an, dengan karya Zel'dovich, Novikov, dkk., Secara umum diakui sebagai benar-benar signifikan dalam komunitas. Pada tahun 1965, Penrose memperkenalkan diagram konformal berdasarkan koordinat Eddington-Finkelstein (1924/1958) yang menunjukkan dengan sangat jelas bahwa keruntuhan bintang tidak melambat, tetapi terus berlanjut ke singularitas. Untuk ikhtisar sejarah perubahan sudut pandang ini, lih. Kip Thorne, et al., The Memberane Paradigm (1986). Topik-topik ini umumnya dicakup dalam banyak buku ajar relativitas.

Oke, tetapi karena masih membutuhkan waktu tak terbatas dalam bingkai yang disesuaikan dengan pengamat yang tidak bergerak, apakah itu berarti bahwa cakrawala tidak pernah terbentuk dalam bingkai itu? Itu memang membentuk: asumsi mendasar dalam argumen bahwa itu tidak berarti bahwa materi yang salah perlu mencapai pusat cakrawala untuk membentuk atau melintasi cakrawala yang sudah ada sebelumnya untuk membuatnya berkembang. Tetapi anggapan itu tidak benar.

Cakrawala peristiwa didefinisikan dalam bentuk infinity cahaya di masa depan, secara kasar berbicara dalam hal apakah sinar cahaya lolos atau tidak jika seseorang menunggu dalam jumlah waktu tak terbatas. Itu berarti lokasi cakrawala kapan saja tergantung pada tidak hanya apa yang telah terjadi, tetapi juga apa yang akan terjadi di masa depan. Dalam bingkai pengamat stasioner yang jauh, saat materi jatuh ke cakrawala peristiwa, ia melambat untuk mendekati asimptotik ... tetapi cakrawala juga mengembang untuk memenuhi itu. Demikian pula, masalah runtuh awal tidak perlu runtuh sampai ke tengah untuk cakrawala peristiwa terbentuk.


Bagaimana waktu kehidupan terbatas Lubang Hitam akibat radiasi Hawking dibuat konsisten dengan jumlah waktu tak terbatas (masa depan) yang diperlukan untuk perluasan horizon peristiwa (dalam kerangka waktu luar)?

Tidak perlu: [sunting] bahwa koordinat waktu tertentu tidak mencakup manifold penuh adalah kesalahan bagan koordinat, bukan ruangwaktu [/ edit]. Dari setiap peristiwa, kirimkan lokus omnidirectional sinar cahaya ideal. Cakrawala peristiwa adalah batas wilayah ruangwaktu dari mana tidak ada sinar cahaya yang lolos hingga tak terbatas. Pertanyaan ini memiliki jawaban yang obyektif - untuk setiap sinar cahaya yang diberikan, apakah itu akan lolos atau tidak.

Seorang pengamat eksternal perlu menunggu sangat lama untuk mengetahui dengan pasti di mana horizon peristiwa itu sebenarnya, tapi itu masalah yang sama sekali berbeda. Dengan radiasi Hawking, lubang hitam menyusut, tetapi itu tidak mengubah fakta bahwa sinar cahaya dari beberapa peristiwa akan gagal melarikan diri, dan dengan demikian bahwa cakrawala peristiwa akan ada.

Berikut adalah diagram Penrose dari bintang yang runtuh secara bulat membentuk lubang hitam yang kemudian menguap:

Diagram Penrose dari lubang hitam yang menguap

Sinar cahaya berjalan secara diagonal pada ± 45 ° pada diagram. Perhatikan bahwa ada daerah di mana sinar cahaya keluar (berjalan diagonal kiri bawah ke kanan atas) tidak melarikan diri dan malah memenuhi singularitas (garis horizontal tebal dan tidak tercetak). Cakrawala itu sendiri adalah garis ditandai pada diagram dan ekstensi ke bintang: ia seharusnya benar-benar pergi dari garis (putus-putus, vertikal) di sebelah kiri, daripada memanjang dari permukaan bintang yang runtuh. Itu karena beberapa sinar cahaya (ideal, tidak berinteraksi) dari dalam bintang juga akan gagal lolos hingga tak terbatas.r = 2 m r = 0r=0r=2mr=0

Sekarang anggaplah bahwa pada diagram ini Anda menggambar kurva seperti waktu yang dengan keras kepala menjauh dari cakrawala, dan Anda bersikeras menggunakan parameter sepanjang mereka sebagai koordinat waktu. Apakah fakta bahwa Anda telah memilih koordinat yang mengecualikan cakrawala perlu dibuat konsisten dengan apakah cakrawala peristiwa benar-benar ada? Resolusi sederhana: jika Anda ingin berbicara tentang cakrawala, hentikan penggunaan koordinat yang mengecualikannya.

Stan Liou
sumber
Jadi, apakah ini benar? Dari titik referensi di luar lubang hitam, materi memang menumpuk (atau mengumpul) mendekati cakrawala peristiwa, tetapi akhirnya cakrawala peristiwa meluas untuk menelannya ketika lebih banyak materi terakumulasi?
Jonathan
2
Jika Anda bersikeras mendefinisikan 'penggumpalan' seperti itu, ya, meskipun saya tidak mau. Adapun pertanyaan yang terakhir, sebenarnya, tidak: saat cakrawala mengembang, ia membawa gambar-gambar beku dan merah dari benda-benda yang jatuh di masa lalu ke arah luar dengannya. Itulah salah satu alasan saya tidak menyebut kasus sebelumnya 'penggumpalan'; melainkan, koordinat waktu Schwarzschild (atau generalisasi yang sesuai untuk pengamat stasioner yang jauh) berperilaku buruk di cakrawala sehingga tidak boleh digunakan di sana.
Stan Liou
1
Saya tidak setuju bahwa referensi waktu eksternal tidak boleh digunakan, karena itulah yang akan kita "lihat" jika kita melihat lubang hitam. Ini adalah poin menarik yang Anda buat bahwa "gambar" dari semua materi yang telah jatuh sebelum bergerak ke luar ketika cakrawala peristiwa diperluas. Terima kasih telah meluangkan waktu untuk memberikan jawaban terperinci juga, sangat membangkitkan semangat!
Jonathan
1
@StanLiou Bagaimana masa pakai terbatas lubang Hitam akibat radiasi Hawking dapat dibuat konsisten dengan jumlah waktu tak terbatas (masa depan) yang diperlukan untuk perluasan cakrawala peristiwa (dalam kerangka waktu luar)?
Gerald
1
"... tapi cakrawala juga mengembang untuk memenuhi itu." Berapa lama waktu yang dibutuhkan dari sudut pandang pengamat stasioner yang jauh?
Kamil Szot
10

Kita perlu memikirkan di mana efek pelebaran waktu terjadi. Dengan berpikir tentang pengamatan dari setiap sudut pandang, yaitu objek yang jatuh bebas dan pengamat eksternal, kita dapat berdamai dengan apa yang terjadi sebagai lawan dari apa yang tampaknya terjadi.

Pengalaman waktu

Kita harus ingat bahwa suatu benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu akan berjalan melalui waktu (atau dimensi ke-4) pada kecepatan yang lebih lambat. Ini tidak berarti bahwa itu bergerak lebih lambat, kalau tidak itu jelas tidak akan bepergian "dengan kecepatan tertentu".

Di mana waktu melambat adalah dalam proses proses fisik objek itu sendiri. Dengan kata lain, jam saya akan berdetak dua kali lebih lambat menurut Anda ketika saya terbang melewati Anda dengan kecepatan cahaya 87%. Saya akan melambaikan tangan saya secara normal, tetapi menurut Anda, saya tampaknya melambaikan tangan saya dua kali lebih lambat dan juga tampaknya diperas dalam ukuran (tidak benar-benar relevan dengan ini).

Sudut pandang objek jatuh

Jika Anda adalah objek yang jatuh ke dalam lubang hitam, Anda akan mempercepat saat Anda mendekati cakrawala peristiwa, tetapi Anda akan membutuhkan waktu lebih lama dan lebih lama untuk bereaksi terhadap pendekatan tersebut, ke titik di mana Anda akan jatuh ke dalam lubang hitam dalam waktu singkat. . Dari perspektif Anda, pendekatan Anda ke horizon peristiwa akan menjadi lebih cepat secara eksponensial.

Dengan kata lain, Anda akan jatuh sangat cepat ke dalam lubang hitam, tetapi Anda akan nyaris tidak mendaftarkannya di pikiran Anda karena tidak ada cukup waktu untuk Anda karena relativitas.

Sudut pandang pengamat stasioner

Sekarang, pengamat stasioner di luar pengaruh lubang hitam akan mengamati sesuatu yang sangat berbeda. Cahaya (atau lebih tepatnya, informasi) tentang keturunan Anda akan menjadi lebih dan lebih tergeser, tetapi juga membutuhkan waktu lebih lama dan lebih lama untuk benar-benar mencapai mata mereka.

Ini berarti bahwa menurut pengamat , benda yang jatuh akan melambat hingga berhenti di cakrawala peristiwa dan telah menghilang.

Jadi apa yang sebenarnya "terjadi"?

  • Benda yang jatuh jatuh dengan sangat cepat, tetapi sulit disadari bahwa itu terjadi
  • Pengamat stasioner akan berpikir bahwa objek itu menghilang dan tidak pernah mencapai cakrawala peristiwa.
  • Cooper mengetuk beberapa buku gravitasi dan menyelamatkan umat manusia.
Nick Bedford
sumber
Bagaimana bisa pengamat melihat lubang hitam sama sekali, jika dari posisinya, tidak pernah cukup massa jatuh ke dalamnya untuk terbentuk dan ada sejak awal?
LocalFluff
@LocalFluff Apa "melihat lubang hitam" berarti ? Jika maksud Anda mengamati efek gravitasi, saya tidak melihat masalah.
Rob Jeffries
Bagian pertama Anda salah. Dibutuhkan jumlah terbatas waktu yang tepat untuk jatuh, yaitu pengalaman waktu oleh objek, seperti Anda. Sebagai suatu kebetulan lucu yang menggambarkan hal ini, karena radial freefall dari diam ke dalam lubang hitam Schwarzschild, waktu yang diperlukan untuk mencapai cakrawala (atau koordinat radial Schwarzschild tertentu) kebetulan sama persis dengan prediksi gravitasi Newton.
Stan Liou
@RobJeffries Tapi kemudian itu akan tetap menjadi bintang neutron untuk semua pengamat luar. Lubang hitam tidak akan pernah terbentuk untuk pengamat luar terlepas dari bagaimana mereka diamati. Seseorang dapat berpotensi melihat lubang hitam transit objek latar belakang. SMBH yang tidak bertambah tidak bersinar sama sekali, sementara bintang neutron dengan jutaan massa Matahari sangat dekat dengan permukaannya akan sangat liar.
LocalFluff
1
@LocalFluff Bintang neutron dan lubang hitam sama sekali berbeda. Tidak ada bintang neutron yang dapat hidup dengan jari-jari dekat jari-jari Schwarzschild. Itu sebabnya Anda dapat melihat bintang neutron.
Rob Jeffries
5

Konsekuensi logisnya adalah, bahwa cakrawala peristiwa tidak dapat terbentuk, karena partikel pertama melambat secara asimptot menjadi nol, tepat sebelum cakrawala peristiwa terbentuk ( keturunan tak terbatas Fermat ).

Munculnya horizon peristiwa karena itu membutuhkan waktu tak terbatas dilihat dari luar. Tetapi karena radiasi Hawking, black hole hanya ada waktu yang terbatas. Karenanya horizon peristiwa tidak terbentuk.

Hal yang membuat frustrasi tentang ini adalah, bahwa Anda harus setidaknya Stephen Hawking , untuk tidak disebut geek.

Cara arus utama saat ini untuk mengelak dari paradoks ini adalah beralih ke geometri relativistik yang murni umum tentang ruang-waktu yang salah, yang tidak mengalami horizon peristiwa. Dengan cara itu Anda menghindari horizon peristiwa sebagai kutub, tetapi Anda mendapatkan singularitas di pusat lubang hitam, yang diatur oleh belum menyelidiki hukum fisika gravitasi kuantum.

Gerald
sumber
Itu adalah poin yang menarik, dan sangat membangkitkan semangat. Akan menarik untuk melihat apa penemuan lebih lanjut tentang lubang hitam. Saya masih bertanya-tanya tentang materi yang "di dalam" lubang hitam ketika terbentuk (misalnya saya akan berpikir masalah ini memang di dalam lubang hitam / horizon peristiwa). Meskipun, jika benar bahwa "gambar" materi mengembang dengan horizon peristiwa, bahkan materi itu bisa berada di tepi horizon peristiwa dari sudut pandang eksternal.
Jonathan
@ Jonathan Jika Anda menganggap misalnya solusi Schwarzschild, bentuk paling sederhana dari lubang hitam, dari pengamat luar Anda perlu membedakan tiga zona: zona seperti ruang, seperti cahaya, dan waktu seperti. Zona seperti cahaya berhubungan dengan horizon peristiwa. Jika Anda mengubah sifat-sifat materi di antara zona-zona ini, mereka mengubah sifat fisiknya sedemikian rupa, sehingga istilah "masalahnya" tidak masuk akal, baik "materi" maupun "adalah". Satu dimensi ruang mengubah peran seiring waktu.
Gerald
1
@Jonathan Salah satu cara berpikir mungkin, bahwa informasi dari masalah disimpan di horizon peristiwa, beberapa simulasi fluida menunjukkan struktur fraktal dari horizon peristiwa karena materi infalling; ini mungkin cara untuk mengatasi paradoks informasi. Itu bukan solusi Schwarzschild atau Kerr.
Gerald
1
Aku bertanya-tanya apakah kita benar-benar bisa "mengintip di bawah rok" lubang hitam jika ada 'di sana' sama sekali. Tentu saja kita tidak bisa, dan siapa pun yang menyatakan singularitas ada di dalam black hole hanya mengatakan bahwa model matematika yang mereka gunakan mengatakan ada satu. Jika semua massa / energi yang membentuk black hole dikompres menjadi permukaan dua dimensi pada horizon peristiwa, apakah ada cara untuk membedakannya secara pengamatan? Keju Swiss memiliki lubang di dalamnya, tetapi tidak ada yang menegaskan bahwa lubang itu adalah keju Swiss.
Howard Miller
@Gerald FYI, saya mencari bukti / referensi untuk memberi hadiah.
Jonathan
4

Ahli kosmologi yang memprovokasi!

Saya agak terlambat untuk diskusi ini karena saya melihat itu telah berlangsung selama bertahun-tahun dan tidak tahu apakah masih ada orang yang memantau utas ini, tapi begini saja.

Saya belajar astrofisika di UC Berkeley pada akhir 80-an jadi mungkin info saya sedikit tanggal, permintaan maaf dimuka jika demikian. Saya menghabiskan banyak waktu untuk memikirkan masalah ini selama 30 tahun terakhir dan telah mengajukan beberapa ide.

Pertama, dugaan ini didasarkan pada anggapan:

  • waktu berhenti di cakrawala acara
  • seorang pengamat yang jatuh ke dalam EH yang melihat ke belakang akan menyaksikan alam semesta cepat menua untuk memanaskan kematian
  • lubang hitam tidak bermuatan, tidak berputar, massa surya
  • sebuah bintang yang terdiri dari 2-3 massa matahari cukup untuk mengatasi tekanan degenerasi neutron dan membentuk lubang hitam (sebut saja 2 untuk diskusi)

Jika benar, maka dugaan:

  • mulai dengan bintang katakanlah 3 massa matahari
  • kita harus mempertimbangkan keberadaan dan parameter horizon yang adil dari "kelahirannya"
  • minimum jari-jari Schwarzschild hanya 12 mil (2 massa matahari)
  • radius bintang urutan utama asli appx 100.000Km (100M + Km untuk raksasa merah)
  • pengamat awalnya mengorbit bintang
  • Bintang membakar melalui persentase terakhir helium dan kaskade runtuh langsung ke lubang hitam
  • ketika bintang runtuh, sejumlah jumlah materi berkontraksi dalam 12 mil dari centroid bintang (sebut saja 2 massa matahari)
  • Event horizon sekarang secara matematis terbentuk dan waktu BERHENTI untuk semua materi pada radius itu
  • Materi di luar jari-jari itu terus turun sejak waktu belum berhenti menciptakan bola kompresi di sekitar EH
  • Materi sudah DI DALAM EH terus jatuh. (Ini memiliki momentum yang harus dilestarikan). ATAU, apakah waktu BERHENTI DI DALAM EH juga di seluruh lingkup Schwarzschild yang menyebabkan semua hal menjadi FREEZE pada posisinya (kembali ke pengamat luar? (Tidak diketahui) (mungkin saat REVERSES ?!)
  • Pengamat luar akan menyaksikan masalah di EH STOP jatuh dan terpancar
  • Materi yang jatuh yang menoleh ke belakang ke alam semesta sekarang akan menyaksikan alam semesta menua dengan cepat, bahkan mungkin sampai mati?
  • Jika demikian, ini berarti bahwa semua materi EH yang jatuh, setelah EH terbentuk, terperangkap di EH sampai lubang hitam menguap.
  • Yang juga mengarah pada KOMPRESI yang sangat besar dari masalah yang jatuh dalam kerangka waktu yang lebih cepat berturut-turut jatuh dari belakang.
  • Dalam contoh yang diberikan, ini adalah seluruh massa matahari dari materi yang semuanya dengan cepat mengompresi dan meningkatkan tekanan. (Pada waktu EH telah berhenti sehingga tidak ada interaksi yang terjadi dari sudut pandang pengamat matahari kita yang mengorbit, tetapi berturut-turut lebih sedikit waktu yang dilebarkan lapisan lebih jauh dari kompres EH ke dalam ekuivalen dari seluruh bintang baru yang membakar bahan bakarnya dalam fempto-detik hingga beberapa detik. IE SUPERNOVA)
  • DAN ada ketidakseimbangan gaya tarik gravitasi yang sekarang telah disebabkan antara massa matahari materi di EH dan 2 massa matahari di dalam SW
  • Faktanya, semua lubang hitam yang terbentuk oleh keruntuhan bintang seharusnya mulai hidup sebagai radius 2 mil massa schwarzschild selebar 12 mil.
  • Pertumbuhan ukuran lubang hitam jenis ini (tidak termasuk lubang hitam primordial) HANYA harus karena pertambahan materi EH atau penggabungan EH lubang hitam itu.
  • Seharusnya tidak pernah jatuh ke dalam (atau melalui) EH dalam kehidupan kita, atau bahkan seumur hidup alam semesta selama kita mempertahankan bahwa seorang pengamat yang jatuh ke dalam lubang hitam melihat alam semesta dengan cepat menua di belakangnya (masa depan)
  • Karena itu, semua deteksi radiasi dari lubang hitam disebabkan oleh interaksi materi yang sangat dekat dengan EH
  • Yang menimbulkan pertanyaan, apakah GRAVITY melampaui EH?
  • Jika tidak, sebuah lubang hitam harus kehilangan "2" massa matahari pada penciptaan (hanya dapat menguji jika kita dapat mengukur massa sebelum setelah penciptaannya dalam supernova pasangan biner yang terlihat
  • Tetapi jika gravitasi TIDAK melampaui EH sebagaimana diterima, maka gravitasi massa matahari di EH harus mengerahkan kekuatan yang berlawanan pada materi di dalam, MEMECAHKAN keruntuhan di dalam EH!
  • Juga, harus ada efek "dering" yang "didengar" oleh detektor gelombang gravitasi baru kami karena materi di dalamnya tidak hanya runtuh tak terhingga menjadi singularitas tetapi "memantul" dan bergema dari gravitasi dan berbagai lapisan pelebaran waktu
  • Meskipun, ini BISA bahkan menghasilkan "torus" macam dengan dimensi ditukar atau dibalik (waktu / jarak), daripada singularitas
  • Tambahkan ke ini kepadatan planck dengan kekuatan internal yang berlawanan ini dan kita mungkin berakhir dengan beberapa topologi ruang-waktu yang aneh.
  • Spekulasi MURNI: Lingkungan DI DALAM lubang hitam mulai tampak jauh seperti sejarah alam semesta kita sendiri dari big bang (lubang putih?) Jika Anda hanya mengubah panah waktu. (Alam semesta tidak mengembang seperti yang kita rasakan tetapi menekan ke torus dengan jarak yang berbeda dari sudut pandang kita yang memiliki tingkat pelebaran waktu yang berbeda)
  • Sebagai seorang mahasiswa, saya menulis sebuah makalah bahwa alam semesta kita adalah bagian dalam lubang hitam dan saya telah melihat banyak teori yang tertarik pada solusi ini selama 30 tahun terakhir.
  • Termasuk ide-ide terbaru bahwa alam semesta kita adalah hologram terkompresi (3D) pada "bola" 4 dimensi yang mewakili cakrawala peristiwa yang sama dengan entropi seluruh alam semesta kita yang diketahui. Anggun.

Permintaan maaf untuk komentar yang sangat panjang di sini. Saya yakin idenya memiliki lebih banyak lubang daripada keju swiss. Seperti itulah jagat raya mulai terlihat dengan semua alam semesta saku kecil ini yang kita tidak bisa berinteraksi dengannya!

Pertanyaan dan jawaban yang dapat digunakan untuk tingkat pemahaman selanjutnya tentang konsep-konsep ini adalah ini:

Bisakah horizon peristiwa berubah bentuk?

Jika masalah ini dilatasi waktu-dikunci ke cakrawala peristiwa, itu tidak bisa bergerak (relatif terhadap EH). Jika materi yang jatuh dapat menyaksikan akhir dari alam semesta, atau bahkan hanya dalam waktu yang sangat lama, maka masalahnya adalah pelebaran waktu yang dikunci menurut definisi. Jika BUKAN dikunci TD, pengamat yang jatuh jangan HARUS MELIHAT UNIVERSE DENGAN CEPAT USIA DI BALIK MEREKA.

Kemudian karena jika EH dapat berubah bentuk, baik:

  • materi perlu bergerak dengan EH (akselerasi? momentum? energi bebas?)
  • ATAU EH, sebagai definisi matematis, dapat bergerak terlepas dari lokasi materi, dengan demikian mengubah jumlah pelebaran waktu pada materi, memperlambat / mempercepat / menghentikan materi di luar EH, atau efek UNKNOWN jika sudah ada di dalam EH. (mungkin EH akan selalu MENINGKAT dalam ukuran, tetapi bagaimana dengan bentuk?)
  • kembali ke bentuk: Dapatkah EH menjadi ellipsoid? Panekuk? Jika itu dapat berubah dari bola ke pancake, bukankah ini berarti bahwa materi yang sudah ada di dalam EH dekat jari-jari bola kini telah MULAI DARI LUBANG HITAM seolah-olah jari-jari itu tiba-tiba menyusut? (kecuali, sekali lagi, itu entah bagaimana diseret dengan EH)
  • jika demikian, bukankah merger lubang hitam memungkinkan materi dari dalam EH untuk melarikan diri ke sana dengan membentuk bentuk baru dari emisi lubang hitam selain radiasi Hawking ? Bagaimana kita mendeteksi ini? Bagaimana kita tahu?

Saya pikir jawabannya terletak tepat pada LIGO dan versi yang lebih kuat dari instrumen ini untuk dibawa online di masa depan. Mengamati perubahan, waktu kedatangan, perbandingan spektrum, dan akhirnya arah, dari gelombang gravitasi dan semburan sinar gamma yang terkait dari penggabungan lubang hitam akan membantu kita menentukan dengan tepat apa yang terjadi ketika cakrawala peristiwa bertabrakan!

Terima kasih telah meluangkan waktu untuk mengulas ide-ide ini!

Doug Klotz
sumber
2
1) Letakkan teks Anda di antara dua bintang, jadi:, *this text*sehingga akan dicetak miring . 2) 3 Massa matahari tidak cukup untuk menghasilkan lubang hitam. 3) Waktu berhenti pada EH hanya untuk pengamat jauh, benda yang jatuh di EH tidak mengalami apa-apa saat mereka melewatinya. 4) Semua teks kapital tidak terlihat terlalu bagus, saya sarankan untuk menggunakan format miring (atau, bintang ganda membuat teks Anda tebal ).
peterh mengatakan mengembalikan Monica
Dan lakukan sesuatu tentang dinding teks Anda . Jika Anda ingin orang membaca kontribusi Anda, pastikan itu mudah dibaca.
Jan Doggen
Umpan balik yang sangat menarik, dan pastinya memprovokasi! Akan menarik untuk melihat apakah pengamatan di masa depan (terutama pengamatan LIGO tentang penggabungan lubang hitam) "bersinar lebih terang" jika waktu benar-benar membeku di cakrawala peristiwa. Ini adalah pemikiran yang menarik bahwa horizon peristiwa seharusnya tidak dapat berubah bentuk jika waktu membeku di sana! Pasti memprovokasi pemikiran.
Jonathan
4

Beberapa jawaban yang luar biasa namun teknis telah diberikan, dan saya tidak dapat menambahkan apa pun pada jawaban yang sangat bagus yang menjelaskan mengapa lubang hitam tidak dapat "dibekukan" di cakrawala acara mereka. Tetapi saya dapat memberikan jawaban dengan perspektif filosofis yang lebih bermanfaat, yaitu bahwa pelajaran utama relativitas adalah kenyataan melibatkan banyak hal yang terjadi di berbagai tempat dan waktu, sehingga kenyataan adalah sesuatu yang lokal. Dengan demikian, jika Anda ingin tahu apa yang terjadi di suatu tempat dan waktu (terlepas dari bagaimana Anda memutuskan untuk memberikan angka ke tempat dan waktu itu, itu seperti memilih cara mengoordinasikan permukaan Bumi), maka Anda harus bertanya kepada seseorang yang di tempat dan waktu itu!

Menurut aturan sederhana ini, kita harus membayangkan meminta seseorang jatuh melewati cakrawala peristiwa apakah sebuah lubang hitam telah terbentuk atau belum. Mereka akan mengatakan itu, dan mereka akan mengatakan bahwa mereka sampai ke lubang hitam pusat dalam waktu yang terbatas. Apakah Anda menerima pesan itu atau tidak adalah masalah yang lebih sulit, tetapi mereka akan mengatakannya semua sama karena kenyataan terjadi di suatu tempat, dan kita selalu dapat membayangkan seseorang di sana mengalaminya - dan bertanya kepada mereka . Atau setidaknya, bayangkan apa yang akan mereka katakan dalam kasus di mana komunikasi menjadi sulit atau tidak mungkin.

Jika Anda mengikuti satu aturan sederhana itu, maka semua paradoks koordinat yang tampak ini segera hilang. Koordinat adalah bahasa yang berguna untuk membuat perhitungan, tetapi mereka bukan bahasa yang berguna untuk membuat pernyataan tentang "apa itu." Itu adalah masalah untuk pengamatan, dan semua pengamatan adalah lokal - tidak ada yang pernah mengamati koordinat, dan terlalu banyak dibuat dari pilihan koordinat yang sewenang-wenang.

Ken G
sumber
1
" semua pengamatan bersifat lokal " - pernyataan sederhana ini sangat cocok! Penafsiran Kopenhagen ... keterjeratan ... tidak ada yang namanya realitas independen?
Chappo Mengatakan Reinstate Monica
1
Lagipula tidak bisa diakses oleh sains. Ilmu pengetahuan harus empiris, sehingga harus berdasarkan pengamat, sehingga hanya bisa menggambarkan peristiwa lokal. Itu mungkin membatasi cakupannya. Begitulah cara kami menjaga faucet yang tidak terlihat dari sains, tetapi kami tidak tahu apa lagi yang hilang dari kami. Namun, jika seseorang di suatu tempat mengatakan bahwa lubang hitam telah terbentuk, dan bahwa mereka melintasi cakrawala peristiwa, maka kita harus membiarkan lubang hitam itu ada - bahkan jika kita tahu kita tidak akan pernah dapat menerima pesan dan karena itu tidak dapat menghasilkan konsep global dari pengamatan kita sendiri.
Ken G
Einstein sangat terganggu oleh kesadaran bahwa kenyataan itu relatif , itulah sebabnya ia menulis kepada Schrödinger pada tahun 1950, "Anda adalah satu-satunya ahli fisika kontemporer, selain Laue, yang melihat bahwa seseorang tidak dapat menyiasati asumsi kenyataan, jika hanya ada yang jujur. Sebagian besar dari mereka [fisikawan lain] sama sekali tidak melihat permainan berisiko seperti apa yang mereka mainkan dengan kenyataan — kenyataan sebagai sesuatu yang independen dari apa yang ditetapkan secara eksperimental. "
Chappo Mengatakan Reinstate Monica
1
Saya selalu terkejut dengan sikap itu, karena tampak jelas bagi saya bahwa kita akan selalu dibatasi oleh kemampuan kita untuk memahami. Tidak pernah ada jaminan bahwa kita akan dapat memahami realitas dalam semacam bentuk murni - selalu akan menjadi apa yang melewati filter kita. Bahkan pilihan untuk melakukan sains menghadirkan filter tambahan, di mana jaminan tidak akan ada yang hilang?
Ken G
0

Seorang pengamat yang jatuh ke dalam lubang hitam tidak melihat dirinya jatuh ke dalam singularitas tanpa hambatan. Lubang hitam akan selalu menguap sebelum tak terbatas, oleh karena itu pengamat yang jatuh akan jatuh ke pusat lubang hitam yang diuapkan dan tidak menemukan apa pun yang istimewa selain kematian akibat panas universal.

Pria pintar
sumber
1
Ngomong-ngomong, fisikawan di mana-mana tampaknya bingung tentang apa yang terjadi ketika Anda menambahkan tak terhingga. Abaikan penguapan lubang hitam. Klaimnya adalah bahwa fisika juga berlaku dalam semua kerangka acuan. Kecuali tidak ada kerangka acuan bagi pengamat yang jauh, karena setelah waktu yang tak terbatas, subjek yang gagal masih tidak pernah jatuh melewati cakrawala. Jadi tidak ada alasan yang jelas untuk mengatakan pengamat yang keliru akan memiliki pengalaman normal pada saat = tak terhingga. Anda tidak bisa menambahkan infinity atau membagi dengan infinity. Anda kehilangan kontak dengan konsep fisik ketika Anda mencoba melakukannya.
Orang pintar
1
Seluruh masalah muncul dari ekstensi analitis yang tidak valid. Ini seperti mencoba menggambarkan alam semesta sebagai foton akan melihatnya terbuka. Alam semesta hanya akan ada dengan dua kondisi: t = 0 dan t = 1. Kedua negara tidak akan berbagi hubungan yang dapat ditemukan dan akan benar-benar sewenang-wenang, karena pengalaman foton membutuhkan pembagian waktu dengan tak terbatas, dan karenanya tidak ada artinya untuk dibicarakan.
Orang pintar
Saya tidak melihat apa yang salah dengan jawaban ini, dengan asumsi lubang hitam benar-benar menguap karena radiasi elang, dan pelebaran waktu sedemikian rupa sehingga pengamat yang jatuh ke dalam lubang hitam mengamati masa depan alam semesta. Mungkin lebih baik jika jawabannya diuraikan sedikit ini. Jelas merupakan pemikiran yang menarik! Dalam hal ini, saya tidak percaya waktu tak terbatas terlibat, karena jumlah waktu yang terbatas akan berlalu sebelum lubang hitam menguap. Lihat juga: astronomy.stackexchange.com/questions/2524/…
Jonathan
2
Itu salah karena infaller mencapai pusat dalam waktu singkat, pada jam mereka sendiri. Mereka hanya tidak peduli dengan koordinat waktu yang digunakan oleh seseorang pada jarak tak terbatas, dan kita tidak boleh menggunakan koordinat waktu nonlokal untuk mengatakan 'apa yang sedang terjadi' di tempat lain. Ini adalah salah satu pelajaran utama relativitas - kenyataan adalah lokal , jadi tanyakan pada orang di tempat kejadian. Yang lainnya hanyalah koordinat, dan terlalu banyak yang dibuat dari koordinat.
Ken G
Memang, ini mirip dengan masalah yang muncul dalam kosmologi - "alam semesta yang dapat diamati". Di luar batas itu, ada naga, yang kita asumsikan dengan sapuan prinsip kosmologis - namun yang kita tahu adalah bahwa kita tidak akan pernah tahu penuh, global, alam semesta, dan apa pun itu mungkin mengandung bahwa beberapa pengamat adalah mengalami tetapi kita tidak akan pernah.
Ken G