¿Podemos (teóricamente) hacer girar el agujero negro tan fuerte que se rompa por la fuerza centrífuga?

26

No puedo imaginar las fuerzas involucradas en la vida de los agujeros negros. Entonces, por favor, ayúdame a descubrir si es posible o no destruir el agujero negro de esta manera específica.

black-hole

— Pavel Voronin
fuente

No estoy seguro, pero creo que para aumentar su giro de manera eficiente, debe arrojarle cosas, y si lo hace, también aumentará su masa; en el límite de campo fuerte de GR, el aumento de masa correspondiente evita que la fuerza centrífuga lo rompa. En el mejor de los casos, se convierte en un agujero negro de Kerr con 'a' asintóticamente cerca de 1. ¡Para los agujeros negros, la gravedad siempre gana! (si quieres apretarlo sin tirar cosas, tendrás que estar bastante lejos y no será muy eficiente)

— Chris

23

¿Podemos (en teoría) hacer girar el agujero negro tan fuerte para que se rompa por la fuerza centrífuga?

Para un agujero negro Kerr-Newman (giratorio, cargado, aislado) de masa , momento angular y carga , el área de superficie del horizonte de eventos viene dada por donde . Se produce un agujero negro extremo cuando . Más allá de eso, si el agujero negro está aún más sobrecargado o sobrecargado, hay un espacio-tiempo "extremadamente extremo" de Kerr-Newman, que en realidad no sería un agujero negro, sino una singularidad desnuda. $M$ $J$ $Q$

A = 8 M [M^{2} + (M^{2} - a^{2} - Q^{2})^{1 / 2} - Q^{2} / 2],

$A = 8M\left[M^2 + (M^2-a^2-Q^2)^{1/2} - Q^2/2\right]\text{,}$

a = J / M

$a = J/M$

M^{2} = a^{2} + Q^{2}

$M^2 = a^2 + Q^2$

Por lo tanto, interpreto su pregunta como si se puede girar o no un agujero negro hasta el límite extremo y más allá, para destruir el horizonte de eventos. Es muy probable que no se pueda hacer.

Wald demostró en 1974 que cuando uno arroja materia dentro de un agujero negro para tratar de aumentar su momento angular, cuanto más cerca esté de un agujero negro extremo, más difícil es continuar este proceso: un agujero negro de rotación rápida repelerá la materia que lo llevaría más allá del límite extremo. Existen otros esquemas, y aunque no conozco ninguna prueba completamente general dentro de la relatividad general clásica, el fracaso continuo de esquemas como este está bien motivado por la conexión entre la dinámica del agujero negro y la termodinámica.

Por ejemplo, la temperatura de Hawking del agujero negro es , donde es la gravedad de la superficie del agujero negro. Por lo tanto, incluso alcanzar el límite extremo es termodinámicamente equivalente a enfriar un sistema a cero absoluto. $T_\text{H} = \kappa/2\pi$

κ = \frac{\sqrt{M^{2} - a^{2} - Q^{2}}}{2 M (M + \sqrt{M^{2} - a^{2} - Q^{2}}) - Q^{2}}

$\kappa = \frac{\sqrt{M^2-a^2-Q^2}}{2M\left(M+\sqrt{M^2-a^2-Q^2}\right)-Q^2}$

— Stan Liou
fuente

2

No tengo todas las matemáticas fuera de mi cabeza, pero desde mi comprensión conceptual, no es posible.

Los agujeros negros tienen una atracción gravitacional lo suficientemente grande que ni siquiera la luz puede escapar incluso más allá de la "superficie" (es decir, si el agujero negro tiene una masa lo suficientemente baja como para que todavía tenga una superficie y no se haya colapsado en una singularidad). Eso significaría que tendría que girar lo suficientemente rápido como para que la superficie se mueva significativamente más rápido que la velocidad de la luz para tener suficiente impulso lineal (a menudo coloquialmente llamado "fuerza centrífuga" en un marco de referencia circular) para escapar, que según La teoría de la relatividad no es posible.

La radiación Hawking solo es posible porque la radiación electromagnética se está moviendo casi de manera ortogonal a la "superficie" del agujero negro y la luz solo se puede "doblar" por gravedad, no se puede detener.

— usuario1738
fuente

2

Hay varios problemas conceptuales con esta respuesta. Sugiere que la "superficie" es algo más que el horizonte de eventos, entonces, ¿qué es? Sugiere que la radiación de Hawking se limita a la radiación sin masa como la electromagnética, lo cual no es cierto. Sugiere que los agujeros negros no pueden detener la luz: el horizonte es una superficie similar a la luz que hace eso.

— Stan Liou

1

Los agujeros negros pueden evaporarse a través de un proceso cuántico conocido como Radiación Hawking y eso es todo.

— Jeremy
fuente

0

Hasta donde sabemos, no hay nada que pueda detener un agujero negro. Para que esta noción tenga sentido, primero debe mirar lo que se sabe actualmente sobre los agujeros negros . Una vez que lo entiendas, verás que, debido a nuestra comprensión actual del Cosmos, no hay nada que podamos hacer a los agujeros negros.

Es cierto que la radiación de Hawking puede afectar un agujero negro, pero eso es solo para agujeros negros muy pequeños.

Por cierto, en Física no hay fuerza centrífuga, esto es en realidad un error que muchas personas tienen. Sin embargo, hay fuerza centrípeta .

ingrese la descripción de la imagen aquí

— FunctionR
fuente

2

Enlace obligatorio de refutación a través de xkcd: xkcd.com/123

— Ilmari Karonen

3

@IlmariKaronen Gracias por el voto negativo, sin embargo, ¿te das cuenta de que la caricatura no prueba nada? Hay una diferencia entre la fuerza centrípeta y la centrífuga.

— FunctionR

2

Para ser justos, la caricatura señala que la fuerza centrífuga es como fuerza de inercia, lo cual es cierto. Podría decirse que es sensato interpretar las fuerzas de inercia como "no reales", pero no estoy seguro de qué relación tiene con esta cuestión, ya que la fuerza gravitacional también es una fuerza de inercia.

— Stan Liou

Esta "respuesta" es bastante vaga, hace declaraciones cuestionables y no tiene relación real con la consulta original.

— Florin Andrei

0

Interesante. Este proceso podría afectar la formación de agujeros negros en primer lugar. Considere una estrella giratoria que muere y comienza a encogerse debido a las fuerzas gravitacionales. A medida que se reduce, toda su masa se compactará cada vez más en un radio más pequeño. Esto tendrá dos consecuencias: 1) la fuerza gravitacional que atrae diferentes partes del cuerpo crecerá con el inverso del radio cuadrado y 2) su velocidad de rotación aumentará debido a la conservación del momento angular y la fuerza de expansión, debido a la rotación, crecerá con el inverso del radio en cubos. Esto significa que la fuerza de expansión crecerá más rápidamente que la contraída y, al menos en la visión newtoniana, la fuerza de expansión ganará. Desde este punto de vista, parece que una estrella giratoria nunca formaría un agujero negro ...

— mmicoski
fuente

Puede que te guste este artículo. slate.com/blogs/quora/2014/02/10/…

— userLTK

-1

Probemos lo siguiente:

Equiparar las fuerzas:

\begin{array}{rcl} F_{c} & = & \frac{m v^{2}}{R} \\ F_{g} & = & \frac{G M m}{R^{2}} \\ m v^{2} / R & = & \frac{G M m}{R^{2}} \\ v^{2} & = & \frac{G M}{R} \end{array}

$\begin{eqnarray*} F_c &=& \frac{mv^2}R\\ F_g &=& \frac{GMm}{R^2}\\ \newline mv^2/R &=& \frac{GMm}{R^2}\\ v^2 &=& \frac{GM}R \end{eqnarray*}$

Como el radio es $R_s = 2GM/c^2$

\begin{array}{rcl} v^{2} & = & \frac{G M}{2 G M / c^{2}} \\ v & = & \sqrt{c^{2} / 2} \\ v & = & \frac{c}{\sqrt{2}} \\ v & = & 0, 707 c \end{array}

$\begin{eqnarray*} v^2 &=& \frac{GM}{2GM/c^2}\\ v &=& \sqrt{c^2/2}\\ v &=& \frac{c}{\sqrt2}\\ v &=& 0,707c \end{eqnarray*}$

No sé si hice todas las consideraciones, pero hasta donde sé, si el gira más rápido que , el horizonte de eventos no podrá mantenerse en el radio actual. $0,707c$

Sin embargo, cuando el radio se expande, la rotación se ralentizará por la conservación del momento angular ... así que no creo que se desgarre ... ¿tal vez se convierta en un "agujero gris"?

Perdóname si se cometió un error fundamental, soy nuevo en todo esto ...: P

— Matheus Dardenne
fuente

3

Esto se ve newtoniano. ¿Consideraste la curvatura del espacio-tiempo cerca de un agujero negro? Consulte también "Solución Kerr" para agujeros negros.

— Gerald

Me gusta el término "agujero gris".

— userLTK

Esta es una respuesta antigua, pero pensé en dejarla aquí porque aborda la velocidad orbital de los agujeros negros. necesitarías tener el borde teórico del agujero negro en el horizonte de eventos girando en C para escapar, lo que obviamente es imposible. physics.stackexchange.com/questions/207816/…

— userLTK