Question:
Les trous noirs peuvent-ils se former en un laps de temps limité?
Itai Bar-Natan
2011-02-12 06:54:06 UTC
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Une chose que je sais à propos des trous noirs est qu'un objet se rapproche de l'horizon des événements, la dilatation du temps de gravitation le fait bouger plus lentement d'un point de vue extérieur, de sorte qu'il semble qu'il faut un temps infini à l'objet pour atteindre l'horizon des événements. Il semble qu'un processus similaire devrait ralentir la formation du trou noir lui-même: à mesure que l'étoile s'effondre, sa dilatation gravitationnelle temporelle s'effondre plus lentement. Cela me fait me demander, est-ce que ce que les astronomes prétendent être des trous noirs sont vraiment des trous noirs, ou sont-ils des étoiles qui se ressemblent progressivement plus sans atteindre réellement le stade d'avoir un horizon d'événements?

EDIT: Contemplating une réponse, je me rends compte que la question est ambiguë. Que signifie le temps fini en relativité générale. Voici une question moins ambiguë: existe-t-il une solution connectée de la relativité générale 3 + 1 dimensionnelle avec une tranche de type espace n'ayant pas de singularité et une autre tranche de type espace en ayant une.

Les singularités spatiales se produisent dans les trous noirs non rotatifs non chargés. Il faut alors distinguer les singularités physiques et coordonner les singularités. Par exemple, la métrique Schwarzchild a une singularité de coordonnées au rayon Schwarzchild qui peut être éliminée par un changement de coordonnées, mais je doute que ce soit ce que vous vouliez dire.
Je suggère de remplacer «singularité» par «une intersection avec un horizon d'événement» dans votre question reformulée, puisque vous voulez en savoir plus sur la formation des trous noirs et non sur la formation de la singularité. La réponse est alors «oui», la solution Vaidya étant l'exemple le plus simple. Voir par exemple Fig.4 dans http://arxiv.org/abs/0809.2213 pour son diagramme de Penrose.
dupliqué par http://physics.stackexchange.com/q/21319/
Notez également que pour l'espace-temps de Schwarzschild, la singularité est spatiale, donc cette réponse à votre question est "oui" pour le cas de l'extension Kruskal de l'espace-temps de Schwarzschild.
On dirait que chaque réponse ici a manqué le point réel et est allée directement à montrer leurs compétences en mathématiques.la question est simplement que si vous êtes loin de l'effondrement du noyau d'une étoile (disons sur terre), verriez-vous jamais le noyau s'effondrant former un trou noir avant que le temps infini ne se soit écoulé sur Terre?
en relation: https://physics.stackexchange.com/questions/391848/at-what-moment-will-matter-falling-into-a-black-hole-affect-its-size
Dix réponses:
#1
+43
user4552
2014-11-15 04:57:12 UTC
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La clé conceptuelle ici est que la dilatation du temps n'est pas quelque chose qui arrive à la matière infaillible. La dilatation gravitationnelle du temps, comme la dilatation du temps relativiste restreint, n'est pas un processus physique mais une différence entre les observateurs. Quand nous disons qu'il y a une dilatation infinie du temps à l'horizon des événements, nous ne voulons pas dire que quelque chose de dramatique s'y passe. Au lieu de cela, nous voulons dire que quelque chose de dramatique semble se produire selon un observateur infiniment lointain. Un observateur dans une combinaison spatiale qui tombe à travers l'horizon des événements n'y vit rien de spécial, voit sa propre montre-bracelet continuer à fonctionner normalement et ne prend pas un temps infini sur sa propre horloge pour atteindre l'horizon et passer. Une fois qu'elle a traversé l'horizon, elle ne prend qu'un temps limité d'horloge pour atteindre la singularité et être anéantie. (En fait, cette fin des lignes du monde des observateurs après une quantité finie de leur propre temps d'horloge, appelée incomplétude géodésique, est une manière courante de définir le concept de singularité.)

Quand on dit qu'un observateur distant ne voit jamais la matière atteindre l'horizon des événements, le mot «voit» implique la réception d'un signal optique. Il est alors évident en termes de définition que l'observateur ne "voit" jamais cela se produire, car la définition d'un horizon est que c'est la frontière d'une région à partir de laquelle nous ne pouvons jamais voir un signal.

Les personnes qui sont dérangées par ces problèmes reconnaissent souvent la non-observabilité externe de la matière passant par l’horizon, et veulent ensuite passer de cela à des questions telles que: «Cela signifie-t-il que le trou noir ne se forme jamais vraiment ? " Cela présuppose qu'un observateur distant a une notion unique de simultanéité qui s'applique à une région de l'espace s'étendant de sa propre position à l'intérieur du trou noir, de sorte qu'il puisse dire ce qui se passe à l'intérieur du trou noir «maintenant». Mais la notion de simultanéité en GR est encore plus limitée que son homologue en SR. Non seulement la simultanéité dans GR dépend-elle de l'observateur, comme dans SR, mais elle est aussi locale plutôt que globale.

Existe-t-il une solution connectée de la relativité générale 3 + 1 dimensionnelle avec un espace semblable slice n'a pas de singularité, et une autre tranche de type espace en a une.

C'est une formulation sophistiquée, mais je ne pense pas qu'elle réussisse à contourner les limitations fondamentales de la notion de GR "maintenant." La figure 1 est un diagramme de Penrose pour un espace-temps qui contient un trou noir formé par l'effondrement gravitationnel d'un nuage de poussière. [Seahra 2006]

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Sur ce type de diagramme, les cônes lumineux ressemblent à ceux d'un diagramme d'espace-temps normal de l'espace de Minkowski, mais les échelles de distance sont très déformées. La ligne verticale sur la gauche représente un axe de symétrie sphérique, de sorte que le diagramme 1 + 1 dimensionnel représente 3 + 1 dimensions. Le quadrilatère en bas à droite représente l'espace-temps entier en dehors de l'horizon, la distorsion ajustant toute cette région infinie dans cette zone finie de la page. Malgré la distorsion, le diagramme montre des surfaces lumineuses sous forme de diagonales de 45 degrés, c'est donc à quoi ressemble l'horizon des événements. Le triangle est l'espace-temps à l'intérieur de l'horizon des événements. La ligne pointillée est la singularité, qui ressemble à un espace. La forme verte est le nuage de poussière qui s'effondre, et la seule raison pour laquelle il semble plus petit au début est la distorsion des écailles; il s'effondre vraiment tout le temps, il ne s'agrandit pas puis se contracte.

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Dans la figure 2, E est un événement sur la ligne du monde d'un observateur. La tranche rouge en forme d'espace est un "maintenant" possible pour cet observateur. D'après cette tranche, aucune particule de poussière n'est jamais tombée et n'a atteint la singularité; chaque particule de ce type a une ligne du monde qui coupe la tranche rouge, et donc elle est toujours en route.

La tranche bleue en forme d'espace est un autre "maintenant" possible pour le même observateur au même moment. Selon cette définition de «maintenant», aucune des particules de poussière n'existe plus. (Aucun d'entre eux ne coupe la tranche bleue.) Par conséquent, ils ont tous déjà atteint la singularité.

Si c'était SR, alors nous pourrions décider si le rouge ou le bleu était la bonne notion de simultanéité pour l'observateur, basée sur l'état de mouvement de l'observateur. Mais en GR, cela ne fonctionne que localement (c'est pourquoi j'ai fait coïncider les tranches rouge et bleue près de E). Il n'y a pas de moyen bien défini de décider si le rouge ou le bleu est la bonne façon d'étendre cette notion de simultanéité à l'échelle mondiale.

La réponse littérale à la partie citée de la question est oui, mais je pense qu'il devrait être clair que cela n'établit pas si la matière infaillante a "déjà" atteint la singularité à un "maintenant" pour un observateur éloigné.

Bien qu'il puisse sembler étrange que nous ne puissions pas dire si la singularité s'est "déjà" formée selon un observateur lointain, c'est vraiment juste un résultat inévitable du fait que la singularité est spatiale. La même chose se produit dans le cas d'un espace-temps de Schwarzschild, que nous considérons comme une description d'un trou noir éternel, c'est-à-dire qui a toujours existé et existera toujours. Sur le diagramme de Penrose similaire pour un trou noir éternel, nous pouvons toujours dessiner une surface semblable à un espace comme la rouge, représentant une définition de "maintenant" telle que la singularité n'existe pas encore.

enter image description here

La figure 3 montre la situation si l'on prend en compte l'évaporation des trous noirs. Pour l'observateur à l'événement E $ _1 $, nous avons encore des surfaces spatiales comme la bleue selon laquelle la matière a "déjà" atteint la singularité, et d'autres comme le rouge selon laquelle elle n'a pas. Cependant, supposons que l'observateur vive assez longtemps pour être à l'événement E $ _2 $. Il n'y a pas de surface spatiale traversant E $ _2 $ qui croise le nuage de poussière infaillante. Par conséquent, l'observateur peut déduire à ce moment que toute la matière infaillante a atteint la singularité. Cela a du sens, bien sûr, car l'observateur a vu le rayonnement Hawking commencer et finalement cesser, ce qui signifie que le trou noir n'existe plus et que son histoire est terminée.

Seahra, "Une introduction aux trous noirs, " http://www.math.unb.ca/~seahra/resources/notes/black_holes.pdf

Quelle belle réponse!
Une question (comme je me bats encore un peu avec les diagrammes de Penrose): dans la figure 2, y aurait-il aussi toujours une «tranche maintenant» sensible pour laquelle rien n'a encore franchi l'horizon des événements?
Selon la dernière image, E2 voit le rayonnement Hawking tout à un moment
@Anixx Non. C'est un diagramme conforme, ce coin à l'extrémité droite de la ligne pointillée est simplement la dernière rafale de rayonnement de Hawking.Le trou noir est devenu plus petit depuis la formation de l'horizon (ou depuis que sa température est tombée en dessous de l'arrière-plan), tout comme cette matière infaillante tombait toujours vers l'intérieur même si l'image donne l'impression qu'elle s'éteint.Le diagramme rend la structure causale facile à voir, l'autre structure n'est pas si facile.Ainsi, quelle que soit la taille de l'horizon des événements, nous le dessinons comme une ligne à 45 degrés pour indiquer que l'intérieur reste, cela ne signifie pas que la taille est fixe.
La lumière @Timaeus se déplace le long de la ligne à 45 degrés, donc selon ce diagramme, tout le rayonnement de Hawking se déplace le long de l'horizon jusqu'à la dernière rafale.
@Anixx Le diagramme montre des régions reliées avec désinvolture, il ne contient pas de dessin de la région d'où émerge le rayonnement Hawking (sauf cette dernière rafale).La région d'où émerge le rayonnement Hawking est toujours en dessous de l'horizon des événements.Ce qui par complémentarité du trou noir pourrait aussi bien être le point r = 0 (pour les observateurs extérieurs) bien que vous deviez fixer un système de coordonnées avant de pouvoir vraiment dire quelque chose comme ça.
@Timaeus ce diagramme montre toutes ces régions.De r = 0 à l'horizon et au-dessus.Et le délai entre la formation de BH et sa disparition.
@Anixx La région où se trouvent E1 et E2 et toute la région en dehors de l'horizon des événements est une belle région où chaque événement a son propre passé.C'est une chose avec laquelle vous pouvez faire de la science.Et par complément est une région parfaitement fine.Bien sûr, il a des courbes temporelles qui s'arrêtent après un temps propre fini.Mais il en va de même pour la plus grande région qui comprend l'intérieur.Ce n'est pas mieux que la courbure explose pour les courbes qui vont à l'intérieur, tout ce qui compte, c'est que la courbe s'arrête après un temps propre fini.La région à l'extérieur a chaque événement inclut son passé afin que vous puissiez faire de la science avec lui.
@Anixx Inclure plus que l'extérieur est en fait un peu ridicule pour les observateurs qui restent à l'extérieur car l'intérieur ne peut pas affecter les choses à l'extérieur.
Ben, quel logiciel as-tu utilisé pour dessiner les schémas?
Pourquoi la plupart des gens (physiciens?) Associent-ils les événements qui se produisent au fait de les "voir" se produire: "Si nous ne pouvons pas le voir, cela ne s'est pas produit ou se produira dans le futur".Ce n'est pas parce que la lumière venant d'au-delà de l'univers visible ne peut pas nous atteindre qu'elle réside dans notre avenir.Est-ce que je manque quelque chose?
@Jus12: Je suis d'accord avec vous pour dire qu'assimiler «voir» à «être» serait une erreur ici.Je pense que l'OP semble implicitement avoir commis cette erreur.Je ne pense pas que les physiciens font généralement cette erreur, bien que vous puissiez la voir dans les vulgarisations ou dans les écrits de personnes qui manquent d'expertise spécialisée.
Sérieusement?Comme vraiment?Vous considérez le fait que l'on ne peut pas voir la forme du trou noir à l'œil nu comme un argument?
@Ben Crowell, @ user1062760 C'est un argument qui (entre autres) montre un problème de cohérence en GR.Par exemple, on ne peut pas dire simultanément que l'horizon est une apparence du fait de la différence des référentiels (et en fait, comme sur la mer, il recule quand on s'en approche), mais que c'est aussi une réalité objective quiproduit des effets physiques (localement, il ne peut être traversé que dans un seul sens, il produit un rayonnement Hawking, etc.).(suite)
(suite) Autre exemple, si l'observateur ou l'univers lointain ne peut voir le rayonnement de Hawking qu'une fois que le BH et son horizon ont réellement disparu de l'univers, il faudrait pouvoir exprimer cette disparition selon un temps universel, qui nen'existe pas en GR.Idem pour la formation de l'horizon.Le fait qu'il n'y ait pas de temps universel en GR pour décrire l'histoire de l'univers et l'histoire de l'univers n'est pas la solution mais le problème derrière toutes ces questions.
#2
+11
Gordon
2011-02-12 07:56:37 UTC
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Vous le regardez simplement du point de vue d'un observateur. Oui, en regardant de l'extérieur, la matière a tendance à s'approcher asymptotiquement mais n'atteint jamais l'horizon des événements. Si vous faisiez partie de cette matière en spirale dans un trou noir, il n'y aurait aucun problème à atteindre l'horizon, à le traverser et à descendre jusqu'à la singularité. L'horizon des événements n'est pas une barrière physique, vous pourriez être en chute libre et votre temps ne serait pas infiniment dilaté. La réponse est donc oui, ils peuvent se former facilement en un temps fini.

"Si vous faisiez partie de cette matière en spirale dans un trou noir, il n'y aurait aucun problème à atteindre l'horizon, à le traverser et à descendre jusqu'à la singularité." - pourquoi si le temps d'existence du trou noir est fini? Le BH s'évaporera simplement avant d'atteindre l'horizon. Vous avez probablement obtenu cette citation d'un très vieux livre qui ne rend pas compte de l'évaporation de la BH.
@Anixx: Exactement le contraire est le cas.L'évaporation du trou noir est la seule chose qui permette à un observateur éloigné de dire * oui *, la matière infaillante a définitivement touché la singularité.Voir la figure 3 dans ma réponse et l'explication ci-dessous.
En supposant que la plupart des choses dans l'univers ne s'enroulent pas dans un trou noir, y compris nous, cela ne signifie-t-il pas que dans notre cadre de référence, rien n'a jamais traversé un horizon d'événements?
@Ivella Je pense, horizon des événements non, mais singularité, oui.Le Big Bang.
Évalué car cette réponse n'est pas pertinente pour la question de l'op.
#3
+7
Rodrigo Barbosa
2011-02-12 10:48:21 UTC
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(cette réponse répond à la nouvelle question)

En conséquence des théorèmes de singularité, il est non seulement possible mais (sans doute) inévitable que des singularités se forment dans un laps de temps fini dans un un espace-temps physiquement raisonnable. Le mot «temps» dans ce contexte signifie «temps propre le long d'une géodésique spécifique du temps». Par exemple, s'il y a une surface piégée * dans l'espace-temps, alors une singularité apparaîtra dans un laps de temps limité (le long d'une géodésique temporelle) dans le futur de cette surface; ainsi, un observateur assis dans une étoile qui s'effondre atteindra la singularité en un temps fini. Ainsi, l'effondrement de la matière est une manière possible de créer une singularité «à partir de rien». Si votre espace-temps est globalement hyperbolique et que vous le feuilletez par des surfaces de Cauchy, vous pouvez dire de manière beaucoup plus "universelle" que la singularité n'existait pas au temps [$ t_ {0} $] et est apparue au temps [$ t_ {1} $].

Je dois souligner que les singularités sont une caractéristique générique d'espaces-temps physiquement raisonnables; jetez un œil au théorème de Hawking-Penrose - il s'applique dans des situations très générales.

De plus, comme la question initiale portait sur les trous noirs et non sur les singularités, je devrais vous conseiller de faire une distinction claire entre les deux concepts. Les surfaces piégées se forment en raison de la condensation de la matière (c'est le fameux théorème de Schoen-Yau), et sous une certaine hypothèse supplémentaire, ces surfaces seront cachées à l'intérieur des trous noirs. Cette hypothèse supplémentaire est la conjecture de censure cosmique (CCC) bien connue (faible). S'il ne tient pas, l'effondrement gravitationnel peut créer des singularités nues, c'est-à-dire des singularités non «causalement cachées» par l'horizon des événements d'un trou noir. Une grande partie de ce que l'on sait en général sur les trous noirs dépend essentiellement du CCC.

* Une surface piégée est une surface compacte en deux dimensions, semblable à un espace, telle que les géodésiques nulles qui en partent accélèrent l'une vers l'autre - mathématiquement, nous disons que l'expansion de la congruence des géodésiques nulles orientées vers le futur orthogonales à la surface est négatif.

Je pense que la question portait en fait sur la possibilité de formation de surfaces piégées en un temps fini. Vous dites "s'il y a des surfaces piégées alors il y a singularité" mais les surfaces piégées peuvent-elles se former en un temps fini?
@Anixx Oui. Voir le [article de Schoen-Yau] (http://projecteuclid.org/DPubS/Repository/1.0/Disseminate?view=body&id=pdf_1&handle=euclid.cmp/1103940419) sur la formation des horizons apparents (le résultat pertinent est le théorème 2) .
Je ne pense pas que Schoen et Yau répondent réellement à la question d'@Anixx. Il stipule que lorsqu'une masse suffisante est déjà concentrée, il doit exister une surface piégée. Pour la formation dynamique réelle des horizons apparents, vous avez besoin de quelque chose comme [Article récent de Pin Yu] (http://arxiv.org/abs/1105.5898) (ou, historiquement, vous avez le travail pionnier d'Oppenheimer-Snyder sur la poussière, Christodoulou sur champ scalaire en symétrie sphérique dans les années 90, Christodoulou sur l'effondrement gravitationnel sous vide en 2009 etc.)
Merci @Willie Wong pour la remarque. En effet, la question principale ici est de savoir si une masse suffisante peut être concentrée en un temps fini pour former une surface piégée puisque plus les particules de masse se rapprochent les unes des autres, plus elles se déplacent lentement en raison de l'effet de ralentissement du temps gravitationnel.
@Rodrigo Barbosa Vous avez complètement manqué le point de la question d'OP, il se réfère à un observateur loin du trou noir et non à celui à l'intérieur.
Évalué car cela n'a pas de rapport avec la question de l'op
#4
+7
Carl Brannen
2011-02-12 11:57:34 UTC
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Pour commencer, il existe une solution connexe de 3 + 1 GR dans laquelle les particules tombent à la singularité en temps fini. En particulier, les coordonnées Gullstrand-Painleve le font. La grande différence avec les coordonnées de Schwarzschild est que la vitesse de la lumière dépend de la direction: la lumière se déplace dans un trou noir plus rapidement qu'elle ne sort. Voir:
http://en.wikipedia.org/wiki/Gullstrand%E2%80%93Painlev%C3%A9_coordinates

Pour la formation d'un trou noir dans ces coordonnées, voir:

Phys.Rev.D79: 101503,2009, J. Ziprick, G. Kunstatter, Formation de trous noirs à symétrie sphérique dans les coordonnées de Painlevé-Gullstrand
http://arxiv.org/abs/0812.0993

Pour la généralisation des coordonnées de Gullstrand-Painleve au trou noir rotatif, voir l'article très lisible qui donne une explication intuitive pour ce qui se passe, voir:
Am.J.Phys.76: 519-532,2008, Andrew JS Hamilton, Jason P. Lisle, Le modèle fluvial des trous noirs http : //arxiv.org/abs/gr-qc/0411060

Remarque: que l'article ci-dessus est révisé par des pairs et montre que oui en effet, les particules tombant au-delà de l'horizon des événements voyagent à des vitesses supérieures que le 1 (en coordonnées GP). En GR, les vitesses des objets dépendent du choix des coordonnées. Par conséquent, ce dépassement de la vitesse 1 n'équivaut pas à un dépassement de la vitesse de la lumière. En coordonnées GP, un faisceau lumineux se déplaçant vers la singularité à l'intérieur de l'horizon des événements se déplace également à une vitesse supérieure à 1. Par conséquent, il n'y a pas de violation de la relativité restreinte.

Une autre référence que j'aime (g) est mon article sur les coordonnées de Gullstrand-Painleve, qui montre comment les écrire comme F = ma: Int.J.Mod.Phys.D18: 2289-2294,2009, "The Force of Gravity in Schwarzschild et coordonnées Gullstrand-Painleve ", http://arxiv.org/abs/0907.0660
Les coordonnées Gullstrand-Painleve utilisent l'heure locale de l'objet en chute libre. Sur l'horizon des événements, ce temps correspond au temps infini de l'observateur extérieur. Ainsi, l'objet infaillible ne peut toujours pas atteindre l'horizon en un temps fini. Toujours dans les coordonnées de Gullstrand-Painleve, l'objet infaillible atteint la vitesse locale de la lumière à l'horizon et une vitesse encore plus élevée à l'intérieur, ce qui est impossible pour tout objet ayant une structure interne. Pour un objet qui a une masse, son énergie cinétique dépassera également celle de sa masse qui contredit la conservation de l'énergie.
Alors oui, de telles coordonnées sont possibles. Non, aucun objet massif ne peut suivre ce chemin.
@Anixx; Re: "aucun objet massif ne peut suivre ce chemin." Plutôt que d'argumenter, je vais noter que je suis le seul amateur à avoir remporté une mention honorable au concours annuel de rédaction sur la gravitation, et que le sujet de mon article était les coordonnées GP: http://arxiv.org /abs/0907.0660 Pour plus d'informations sur les coordonnées GP, voir "Le modèle fluvial des trous noirs" cité dans la réponse.
#5
+5
finbot
2011-04-12 12:28:00 UTC
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Ce que les astronomes prétendent être des trous noirs, ce sont des objets qui "se ressemblent progressivement plus à [un trou noir] sans atteindre réellement le stade d'avoir un horizon d'événement", comme ils estiment . Cela suppose que GR est valide, puisque toutes ces affirmations dépendent des équations de GR. De nombreux livres sur la GR indiquent que les trous noirs sont peut-être mieux appelés "étoiles gelées" du point de vue d'un observateur éloigné.

Je pense que cette information est erronée.L'espace à l'intérieur d'un trou noir existe selon la relativité générale.Les observateurs extérieurs ne voient tout simplement pas ce qui se passe là-dedans.
@Timothy un trou noir prendra un temps infini à se former pour l'observateur qui n'y était jamais allé.Donc, toutes ces réponses affirmant que "la diLatIon du temps BuT est réLAtIvE" sont complètement des réponses inutiles dans le contexte de la question de l'op
#6
+2
Felix Tritschler
2018-08-23 02:54:31 UTC
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La réponse de Ben n'a pas montré que les trous noirs / horizons d'événements peuvent jamais se former du point de vue d'un observateur distant (par exemple, notre).Dans notre cadre de référence, strictement selon GR, aucun horizon d'événement n'aurait jamais pu se former.Pour nous, peu importe ce qui se passe dans le cadre de référence de la matière qui s'effondre d'une étoile qui est devenue super nova, peu importe le nombre de diagrammes de Penrose que l'on montre.

"* Dans notre cadre de référence, strictement selon GR, aucun horizon d'événement n'aurait jamais pu se former *" Pouvez-vous nous en dire plus, s'il vous plaît?Je pourrais utiliser un peu plus de détails.D'où est-ce que ça vient?Merci et bienvenue sur physics.SE!
Je vous remercie.Quant à savoir d'où cela vient, eh bien, les déclarations de relativité restreinte et générale concernent ce que ** est ** réellement, et pas seulement ce que ** semble ** se produire dans le cadre de référence d'un observateur.Ben a écrit "... le principal problème conceptuel qui déroutait le PO, c'est qu'ils semblaient avoir supposé que" voir "et" être "étaient la même chose".Et il a tort à ce sujet.Un objet en chute ne semble pas seulement ralentir pour nous, dans notre cadre de référence, il le fait vraiment.
La réponse d'Ikr bens est un peu une poubelle car elle suppose que l'observateur est à l'intérieur de l'horizon depuis le début.
À AccidentalFourierTransform: J'ai attendu assez longtemps maintenant, et la réponse de Ben apparaît ici comme correcte, même si elle est complètement fausse.À partir de sa réponse et de ses commentaires, il pense apparemment vraiment (et transmet) que, du point de vue d'un observateur extérieur, les masses qui s'effondrent / les observateurs en chute ** semblent juste ** ralentir jusqu'à l'arrêt à l'horizon des événements coordonnés, alors qu'ils** do **, comme par exempleNathaniel a correctement décrit dans sa réponse à la même question ici: "comment quelque chose peut-il jamais tomber dans un trou noir vu d'un observateur extérieur".
... Ensuite, les lignes d'équitemporalité bleue et rouge de Ben («maintenant») sur les figures 2 et 3 sont fausses.Les lignes d'égalité des observateurs extérieurs ne traversent pas l'horizon des événements.Si besoin est, je peux fournir un diagramme avec des coordonnées pour que cela soit clair.Je suis en fait surpris que ce genre de désinformation apparaisse sur physics.stackexchange et ne soit pas corrigé pendant des années.
#7
+1
gewinnste
2015-11-17 04:31:25 UTC
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Je ne saurais pas que l'une des réponses ci-dessus a montré que, du point de vue d'un étranger, tout peut jamais atteindre l'horizon, qui était essentiellement la question du PO. Du point de vue d'un observateur en chute, il n'y a pas de problème car la dilatation cinématique du temps et la contraction du temps gravitationnel du reste de l'univers ("regarder" dans le rétroviseur d'un vaisseau spatial d'un observateur en chute, disons) annulent les uns les autres, exactement. Mais du point de vue d'un étranger, ce n'est jamais le cas.

Btw, cela ne contredit aucun des phénomènes de trous noirs comme les jets et les événements dépendants du disque d'accrétion.

PS Je suggère de ne pas d'abord penser à par ex. signaux lumineux lorsque nous voulons comprendre la nature des phénomènes relativistes. La réalité peut toujours être «rétro-conçue» à partir des signaux lumineux, de leur heure d'arrivée et de leur emplacement et de leurs décalages vers le rouge, mais c'est très compliqué et déroutant pour commencer. Afin de comprendre les choses, nous devons d'abord supposer un transfert d'informations instantané.

Il me semble que la réponse de Ben parle à la fois de l'observateur infaillible et externe.
Je pense que cette réponse est inutile.L'espace à l'intérieur de l'horizon des événements existe.Ce n'est que s'il n'existait pas que vous pourriez dire que dans un système de coordonnées qui décrivait tout l'espace, la dilatation du temps gravitationnel de l'infalleur et la dilatation de ceux qui reçoivent des signaux de l'extérieur s'annulent.
#8
+1
DoctorBill
2019-05-18 22:15:24 UTC
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Je me perds dans le jargon de la plupart des réponses ci-dessus. Ma question initiale a peut-être reçu une réponse, mais je ne suis pas en mesure de la suivre.

Je comprends que pour un observateur tombant dans un trou noir (BH), le temps semble juste normal jusqu'à ce que l'état de singularité soit atteint. Cependant, ma question est - pour quiconque se trouve loin de l'Horizon des événements de la BH (notre lieu d'observation), il n'y a pas eu assez de «notre temps» qui s'est écoulé pour que le matériel à l'intérieur de la BH ait atteint la singularité. L'âge de notre Univers est actuellement fixé à 13,8 milliards d'années. 13,8 milliards d'années à l'intérieur d'un BH (maintenant) n'ont pas été atteints - n'est-ce pas?

Si un BH s'est formé (a commencé) à 1 milliard d'années (à notre époque), 12,8 milliards d'années se sont maintenant écoulées pour nous, mais à l'intérieur de la BH, seulement 1.00000001 milliard d'années se sont écoulées depuis le Big Bang ..... l'intérieur n'a peut-être que quelques secondes!

J'espère que je dis cela correctement - 13,8 milliards d'années (l'âge de notre Univers) se sont écoulés pour nous en dehors de la BH, mais beaucoup moins le temps d'elapsed s'est écoulé (par rapport à l'extérieur) inside que BH. Ainsi, ce qui passe pour le temps écoulé à l'intérieur du BH est beaucoup, beaucoup moins que ce qui s'est passé à l'extérieur du trou noir. Oui?

À notre époque en dehors de la BH, la BH est toujours en train de s'effondrer. Si quelqu'un à l'intérieur de la BH était capable de voyager vers l'extérieur, il serait jeune dans un univers qui aurait vieilli peut-être des milliers de fois plus vite. Dans l'ensemble (l'univers entier), l'intérieur des BH doit être très jeune - c'est-à-dire moins de 13,8 milliards d'années et donc toujours aux premiers stades de l'effondrement.

Merci de votre patience.

#9
-1
Dan_LXI
2018-02-05 21:01:42 UTC
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Il semble que s'il y a une quantité suffisante de matière localisée pendant le Big Bang, alors un trou noir pourrait se former.Mais après cela, une étoile massive, vue par le reste de l'univers, ne pourra jamais se réduire à la taille de l'horizon des événements.

En d'autres termes, un trou noir devrait préexister dans l'univers pour être un véritable trou noir.

Au mieux, je pense que cela doit être étoffé pour valoir une réponse plutôt qu'un commentaire.Et je ne suis pas vraiment convaincu que cela puisse être étoffé pour avoir un sens.Une singularité de Schwarzschild est une singularité spatiale qui existe dans le futur des observateurs, c'est-à-dire que les lignes du monde temporelles se terminent dessus dans le futur, donc je ne vois pas comment vous pouvez parler d'en avoir une au Big Bang.Cette réponse ne résout pas non plus le principal problème conceptuel qui déroutait le PO, à savoir qu'ils semblaient avoir supposé que «voir» et «être» étaient la même chose.
@BenCrowell bien bien M. Crowell votre réponse semble ne pas expliquer que ledit futur de l'observateur externe va être infiniment loin car l'effondrement de la matière ralentit de manière exponentielle du point de vue de l'observateur externe et donc le trou noir ne se formerait jamais
#10
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David Clark
2018-03-10 22:02:04 UTC
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J'aime votre question.Ce modèle de trou noir stellaire est créé par le temps de congélation lorsqu'il est créé de l'intérieur vers l'extérieur.Il se termine par une matière neutronique solide gelée sans singularité ni horizon d'événements, connue sous le nom d'étoile noire.Tout cela est relatif à un emplacement distant.

En utilisant un programme écrit en Excel, il a été trouvé qu'un reste de supernova, avec une masse entre 1,44 et 2 masses solaires, se contracte jusqu'à une étoile à neutrons.Les forces de compression physiques pendant une supernova provoquent la contraction du résidu en matière neutronique.En raison de l'augmentation de la gravité, il continue de se contracter jusqu'à l'endroit où la pression, en commençant par le centre, soutient la masse entrante où la contraction s'arrête.Pendant cette contraction, la diminution du potentiel gravitationnel a également entraîné un ralentissement du temps, mais ce n'était pas suffisant pour que le temps se fige.

Pour les restes de masse solaire plus importants, pendant la contraction, l'augmentation du potentiel gravitationnel est suffisante pour que le temps se fige relativement en commençant au centre et arrête la contraction avant que la pression ne devienne suffisamment élevée pour l'arrêter, comme dans une étoile à neutrons . Cela fige également le flux d'informations concernant la diminution du potentiel gravitationnel, donc; les portions congelées restent congelées et ne se contractent plus. Alors que ce reste se contracte à un point où son rayon est d'environ 1,75 fois le rayon de Schwarzschild, le potentiel gravitationnel remplit la condition qui provoque le premier gel du temps au centre. Par gel, j'entends que le taux d'écoulement du temps devient égal à la racine carrée d'une valeur qui se rapproche de plus en plus de zéro; mais, il ne traverse jamais et devient négatif, là où le rythme de l'écoulement du temps deviendrait imaginaire. Cela signifie que dans la position où le temps est sur le point d'être gelé, les coordonnées ne s'inversent pas et deviennent nulles comme une lumière au lieu de ressembler au temps comme elles le feraient à l'intérieur d'un horizon d'événements ou d'un rayon gelé. Les coquilles de matière restantes, qui n'ont pas été gelées, continuent de se contracter et font diminuer le potentiel gravitationnel, ce qui provoque le gel de la couche suivante. La plupart de toutes les coquilles non gelées restantes continueront à se contracter et à geler chaque couche successive presque jusqu'à la surface. Le dernier morceau de matière contractuelle n'aura qu'une masse suffisante pour ralentir considérablement le temps, mais il ne gèlera pas tout à fait. Si le gel faisait son chemin vers la surface, il remplirait la condition d'un trou noir, ayant un rayon de Schwarzschild; mais, il n'y arrive pas tout à fait. Ce qui a été créé est parfois appelé une étoile noire qui n'a ni horizon d'événement ni singularité et a de la matière dans tout son volume.

La fréquence de la lumière émise par une étoile noire est décalée gravitationnellement vers le rouge et le taux d'émission de photons est également réduit. À cause de cela et de sa petite taille, une étoile noire est presque noire et extrêmement difficile à voir. Ces étoiles noires ont une densité assez uniforme sauf près de la surface où la densité augmente. La densité est à peu près la même que celle des étoiles à neutrons, les plus grandes étoiles noires ayant une densité plus petite.

Ce modèle explique également comment la limite de Chandrasekhar est liée aux étoiles noires, qui à son tour répond à des questions telles que:

  1. Pourquoi y a-t-il un si grand écart entre les trous noirs stellaires et les trous noirs super massifs?
  2. Pourquoi n'y a-t-il pas de trous noirs stellaires en dessous de 2 masses solaires?
  3. Pourquoi n'y a-t-il pas de supernova créée de trous noirs stellaires au-dessus de 15 masses solaires?
  4. Pourquoi le plus petit trou noir super massif commence-t-il à 50 000 masses solaires?
  5. Des trous noirs super massifs ont-ils été créés avant ou après l'existence d'étoiles de première génération dans une galaxie?

On ne peut pas répondre à ces questions en utilisant des trous noirs qui ont une singularité. Ils sont répondus par ce modèle de la formation des étoiles noires. Les informations produites par ce modèle concordent avec l'observation lorsqu'elles sont disponibles.

Un lien vers mon article, http://file.scirp.org/pdf/JHEPGC_2017072816470248.pdf a récemment été publié dans le Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, dans lequel je discute de ce modèle informatique qui pose un processus alternatif à la théorie acceptée de la formation d'un trou noir.En raison de l'exigence unique de créer des trous noirs en figeant le temps et l'espace de l'intérieur vers l'extérieur, la méthode conventionnelle de dérivation des résultats de la relativité générale n'a pas pu être utilisée.Au lieu de cela, j'ai utilisé le modèle newtonien, tout en tenant compte des corrections relativistes dérivées de la relativité générale qui inclut la contraction relative du temps et de l'espace et le principe d'équivalence.Ce modèle mathématique, utilisant Excel et Visual Basic, prend environ une journée à exécuter.

Ils font de la physique quantique sur Microsoft Excel maintenant?Jésus, ce sont des jours sombres pour la science
Cette réponse ne répond pas à la question.En outre, il contient des informations erronées.Selon la relativité générale, les trous noirs se forment et l'espace à l'intérieur existe.Les étrangers ne le voient jamais.
@Timothy donc si je jette beaucoup de matière ensemble, alors pour moi étant à l'extérieur, elle sera gelée en raison de la dilatation du temps tout en existant où?où trouver la matière à nourrir?


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 2.0 sous laquelle il est distribué.
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