Lỗ đen không có điểm kỳ dị?

Câu hỏi của tôi là về sự tương đương về việc có một chân trời sự kiện và có một điểm kỳ dị.

Ở một khía cạnh, hàm ý có vẻ khá rõ ràng:

• Một điểm kỳ dị ngụ ý có một chân trời sự kiện và do đó là một lỗ đen. Vì khối lượng được nén trong một không gian âm lượng bằng không, nếu bạn đến đủ gần sẽ có một điểm mà tốc độ thoát lớn hơn tốc độ ánh sáng, do đó bạn sẽ nhận được một lỗ đen theo định nghĩa.

Nhưng còn điều ngược lại thì sao? Có một chân trời sự kiện ngụ ý sự tồn tại của một điểm kỳ dị?

Có thể là bạn có một ngôi sao neutron đủ lớn để đạt được vận tốc thoát bằng tốc độ ánh sáng nhưng không đủ mạnh để làm cho vật chất sụp đổ?

Ngay cả khi ngôi sao như vậy không thể tồn tại bởi vì lực mạnh sụp đổ trước khi đến một chân trời sự kiện, điều này không có nghĩa là một sự tương đương.

Điều đó chỉ có nghĩa là đối với một số giá trị cụ thể của lực mạnh tối đa thì điều này là không thể, nhưng hình ảnh bây giờ là một vật chất kỳ lạ tưởng tượng có lực mạnh hơn lớn hơn.

Đối với vấn đề "khoa học viễn tưởng" như vậy, có thể đạt đến một chân trời sự kiện mà không sụp đổ đến một điểm kỳ dị, phải không?

Hay nó thực sự là một sự tương đương giữa hai khái niệm này, đến nỗi cho dù vật chất chống lại sự sụp đổ như thế nào, nó sẽ không bao giờ đạt đến một chân trời sự kiện?

Có một chân trời sự kiện ngụ ý sự tồn tại của một điểm kỳ dị?

Một chân trời sự kiện không phải là một thành phần vốn có của bất kỳ đối tượng nào. Nó không giống như một khi một ngôi sao biến thành một lỗ đen, nó đột nhiên có một chân trời sự kiện. Đường chân trời sự kiện chỉ đơn thuần là một ranh giới toán học xác định khoảng cách từ khối lượng trong đó vận tốc thoát bằng tốc độ ánh sáng. Tôi có thể tính toán một ranh giới như vậy cho một lỗ đen, cho Mặt trời, Trái đất hoặc thậm chí là bạn. Vì vậy, tôi đoán câu trả lời ở đây là không, có một chân trời sự kiện không ngụ ý sự tồn tại của một điểm kỳ dị .$M$

Có thể là bạn có một ngôi sao neutron đủ lớn để đạt được vận tốc thoát bằng tốc độ ánh sáng nhưng không đủ mạnh để làm cho vật chất sụp đổ?

Câu trả lời ở đây, về mặt kỹ thuật, là không. Lý do là một khi nó đòi hỏi tốc độ lớn hơn hoặc bằng tốc độ ánh sáng để thoát khỏi vật thể của bạn, thì nó nhất thiết phải là một lỗ đen. Đó là định nghĩa của một lỗ đen. Vì vậy, điều đó có nghĩa là ngôi sao neutron mà bạn đề xuất thực sự là một lỗ đen. Một định nghĩa tương đương khác về lỗ đen là bất kỳ vật thể nào có khối lượng tập trung bên trong chân trời sự kiện của vật thể đó.

Nhưng bạn vẫn có thể hỏi, liệu bạn có thể có một lỗ đen trong đó khối lượng bên trong chân trời sự kiện không phải là một điểm kỳ dị. Điều này sẽ đòi hỏi một số loại hỗ trợ để ngăn chặn vấn đề sụp đổ xuống điểm kỳ dị. Câu trả lời cho điều này là hiện tại nó chưa được biết. Vấn đề là ở bên trong các chân trời sự kiện, đột nhiên bạn cần làm việc với cả lý thuyết trường GR và lượng tử nhưng hai lý thuyết đó không chơi tốt. Thay vào đó, bạn nên sử dụng lý thuyết Trọng lực lượng tử nhưng lý thuyết này chưa được phát triển. Vì vậy, cuối cùng bất kỳ câu trả lời cho điều này sẽ là một phỏng đoán cho đến khi lý thuyết này được đưa ra đầy đủ.

Một ngôi sao neutron thực sự sẽ bắt đầu sụp đổ khi cường độ của trọng lực của nó vượt quá sức mạnh của áp suất thoái hóa neutron, trước khi nó có một chân trời sự kiện.

Khi bạn tiến gần đến chân trời sự kiện, lực lượng cần thiết để ngăn chặn một khối lượng đứng yên rơi xuống vô tận. Vì vậy, tôi không nghĩ rằng bất kỳ lực hữu hạn, hư cấu hay nói cách khác, có thể giữ một ngôi sao hình ngôi sao sau khi nó đạt đến mật độ quan trọng mà tại đó nó có một chân trời sự kiện.

Điều đó đang được nói, dự đoán chính xác những gì xảy ra ở hoặc bên trong chân trời sự kiện có thể sẽ đòi hỏi một lý thuyết hấp dẫn lượng tử và tôi không có một trong số đó.

Điểm kỳ dị có nghĩa là "lý thuyết của tôi không hoạt động ở đây". Nói cách khác, GR không thể dự đoán những gì xảy ra tại điểm, vì vậy nó gọi điểm này là điểm kỳ dị.

Điều quan trọng nhất là không nhầm bản đồ cho lãnh thổ. GR là bản đồ, một lỗ đen thực sự là lãnh thổ. GR là bản đồ cho phép chúng ta dự đoán những gì chúng ta sẽ tìm thấy trong lãnh thổ.

Nếu bản đồ nói "không thực sự biết về điểm này", bạn thực sự không nên mong đợi rằng khi bạn đi vào lãnh thổ, bạn sẽ thấy một Điều vô hạn không thể đo lường được ở đó. Nó rất nhiều so với kinh nghiệm lịch sử của chúng tôi. Đến nay, hết lần này đến lần khác chúng tôi quan sát những thứ hữu hạn bình thường trong lãnh thổ, nhưng chúng tôi chưa bao giờ thấy những thứ Vô hạn không thể đo lường được. Trong mọi trường hợp khi một bản đồ cũ nói rằng chúng ta sẽ thấy vô cực, chúng tôi thấy rằng các phép đo của một lãnh thổ là hữu hạn và làm sai lệch bản đồ đó (lý thuyết đó).

Vì vậy, có vẻ như chúng ta nên kỳ vọng sự kỳ dị như một từ chỉ đề cập đến bản đồ. Bạn thực sự không nên quan sát một điểm kỳ dị (một thứ bản đồ) khi con tàu thực sự của bạn đi vào một lỗ đen (một thứ lãnh thổ).

Nó có thể chỉ ra rằng GR gần đúng về một chân trời sự kiện, nhưng chúng ta đã biết nó không đủ tốt để mô tả những gì ở trung tâm.

Câu trả lời cụ thể về câu hỏi về một ngôi sao neutron biến mất trong một chân trời sự kiện nhưng vẫn ở trạng thái cân bằng nào đó là không. Ít nhất, nó không theo Thuyết tương đối rộng, đây là trò chơi đáng kính duy nhất trong thị trấn hiện nay.

Nó không phải là vì hai lý do. Thứ nhất, trong GR, áp lực hỗ trợ một ngôi sao cũng là một nguồn trọng lực (hay độ cong không-thời gian). Áp lực ngày càng tăng cần thiết để hỗ trợ một ngôi sao neutron tăng cuối cùng trở thành tự đánh bại, bất kể cơ chế hay hạt nào cung cấp áp lực đó. Giới hạn này đạt được ở khoảng 1,2 đến 1,4 Schwarzschild radii (tùy thuộc vào áp suất và mật độ của vật liệu có liên quan như thế nào) và các vật thể ổn định không thể nhỏ hơn.$M/R$

Thứ hai, toán học của GR cho thấy rõ rằng bên trong chân trời sự kiện, một vật thể không thể đứng yên và tọa độ hướng tâm của nó phải giảm và một điểm kỳ dị (hoặc sự cố trong GR là nếu bạn thích) sẽ được hình thành theo thời gian , trong đó là bán kính Schwarzschild. Điều này là không thể tránh khỏi vì sự gia tăng thời gian nằm ngoài chân trời sự kiện.∼ r s / c r $r \rightarrow 0$$\sim r_s/c$$r_s$

Các chi tiết có thể hơi khác nhau đối với BH quay (Kerr). Sự hình thành của một điểm kỳ dị vẫn được mong đợi, nhưng một Kerr BH bị cô lập có thể tạo thành một điểm kỳ dị giống như chiếc nhẫn . Điều này không làm thay đổi tính không thể có của một đối tượng ổn định / tĩnh bên trong chân trời sự kiện (tính bằng GR) và một "điểm kỳ dị" dự kiến ​​sẽ hình thành.

zephyr nói đúng rằng bạn sẽ cần lực hấp dẫn lượng tử để thực sự hiểu những gì xảy ra bên trong chân trời sự kiện. Nhưng mô tả truyền thống về những gì sẽ xảy ra bên trong chân trời sự kiện của lỗ đen (ít nhiều bỏ qua cơ học lượng tử) là không có lực nào có thể ngăn vật chất hình thành một điểm kỳ dị. Hệ thống tọa độ bên trong chân trời sự kiện là như vậy, nói một cách thô bạo, hướng tương lai hướng về trung tâm. Vì vậy, bạn không thể có một đống vật chất đủ dày đặc để phù hợp với một chân trời sự kiện, đồng thời đủ mạnh để không sụp đổ đến một điểm kỳ dị.

Một lỗ đen có thể là bất kỳ kích thước. Nó có thể là kích thước của một hệ hành tinh. Đưa ra một sự phân phối cụ thể của vật chất, tôi nghĩ rằng bạn không nhất thiết cần phải có một điểm kỳ dị.

Nhưng với thực tế là vật chất bên trong lỗ đen không thể thoát khỏi nó, cuối cùng tất cả sẽ di chuyển ngày càng gần hơn và cuối cùng tạo ra điểm kỳ dị đó.

Ngay cả khi chúng ta tưởng tượng một lỗ đen cơ thể cứng nhắc với các cấu trúc để giữ cho nó không bị nổ tung, entropy bên trong cuối cùng sẽ làm cho các cấu trúc đó sụp đổ và bạn vẫn sẽ nhận được một điểm kỳ dị khá nhanh.

Đó là tất cả dựa trên sự hiểu biết của tôi về các lỗ đen, tôi không phải là nhà khoa học. Tôi sẽ yêu nếu ai đó có thể nói với tôi nếu tôi hiểu đúng.