Sind Schwarze Löcher wirklich Singularitäten?

Können Schwarze Löcher nicht einfach super dichte Objekte sein? Sie könnten immer noch schwarz sein (die Farbe Schwarz hätte schließlich nie wirklich spezielle Physik erfordert) und ein wirklich starkes Gravitationsfeld haben. Wenn wir vermuten, dass es aufgrund seiner Schwerkraft tatsächlich Licht absorbiert, ist es möglich, dass die Schwerkraft stark genug ist, um Licht einzufangen, und dass keine Strahlung austritt, wenn Materie in dieses Objekt fällt.

Es fällt mir nur schwer zu akzeptieren, dass alles mit einer unendlich großen Eigenschaft existieren kann, da dies zu einer unendlich großen Masse führen würde, die zu unendlich großen Kräften führen würde ... das würde das Universum einfach unendlich schnell zerstören, nicht wahr? Ich denke, ein supermassives Objekt kann genauso gut ein Badass sein, ohne eine Singularität sein zu müssen.

Diese Antwort basiert zu einem gewissen Grad auf Meinungen. Ich teile Ihre Skepsis gegenüber der Existenz strenger mathematischer Singularitäten, wie die Allgemeine Relativitätstheorie vorhersagen würde. Dies liegt hauptsächlich daran, dass die Annahme einer strengen Singuarität die Quantentheorie ignoriert. Ein Ansatz zur Überwindung der Singularität ist ein Gravastar . Verwandt ist ein Planck-Stern . Beide Ansätze versuchen, die Paradoxien in der Nähe der Singuarität zu überwinden. Eine vollständige Antwort könnte schließlich eine noch zu definierende Quantengravitation liefern .

Eine weitere Schwierigkeit für "echte" Schwarze Löcher ist die Rotation. Es ist nicht zu erwarten, dass die Schwarzschild-Lösung in realen Schwarzen Löchern auftritt.

Stattdessen kommt eine Kerr-Lösung (oder möglicherweise eine Kerr-Newman- Metrik) realen astronomischen Objekten näher, schließt also zumindest eine Rotation ein und kann eine verbleibende elektrische Ladung sein.

Ein masseloses Teilchen, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, führt zu einer undefinierten Energie gemäß der Speziellen Relativitätstheorie. Die Natur eröffnet eine Physik, die masselosen Teilchen gewidmet ist, indem sie ihnen erlaubt, jede Energie aufzunehmen, um diesen undefinierten Bereich aufzulösen. In ähnlicher Weise kann die Natur eine neue Art von Physik in Schwarzen Löchern eröffnen, um das Paradoxon zwischen der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantentheorie aufzulösen.

Was ist eine Singularität?

Eine Singularität ist ein Punkt im Universum, an dem die Materie unendlich dicht ist. Die Singularität befindet sich im Zentrum des Schwarzen Lochs und versteckt sich oft hinter einem Ereignishorizont. Im Grunde genommen ist eine Singularität ein Punkt im Raum, an dem viel Materie auf sehr kleinem Raum zusammengedrückt wird. Wenn Sie eine Singularität haben, geht die Materie nicht ins Unendliche. Dichte ist das, was bis ins Unendliche geht. Dichte und Materie sind verschiedene Dinge.

Eine Singularität entsteht oft bei einer Supernova-Explosion. In einer Supernova entsteht ein Stern, wenn sich im Zentrum eines Sterns (am Ende seines Lebens) so viel Materie befindet, dass der Stern seine eigene Gravitationskraft nicht unterstützen kann. Er kollabiert in sich selbst und explodiert.

Die zweite Möglichkeit, wie eine Supernova auftreten kann, ist ein binäres Sternensystem. Wenn es einen weißen Zwerg gibt , stiehlt er dem anderen Stern Materie und sammelt schließlich so viel Materie an, dass sie explodiert.

Eine Singularität wird durch die großen Sterne verursacht, nicht durch die kleinen. Kleine Sterne, die in einer Supernova explodieren, erzeugen sogenannte Neutronensterne.

Was ist ein Schwarzes Loch?

Ein Schwarzes Loch ist ein Bereich im Weltraum mit einem Gravitationsfeld, das so stark ist, dass nicht einmal Licht entweichen kann. Schwarze Löcher haben nicht die Farbe Schwarz, sie haben keine Farbe, weil wir kein Licht sehen können, das von ihnen zurückkommt. Also nein, Licht wird nicht absorbiert. Schwarze Löcher können sich aufgrund eines Mechanismus namens Hawking Radiation schließlich auch auflösen

Es gibt mehrere Arten von Schwarzen Löchern, darunter:

• Supermassive Schwarze Löcher (oft im Zentrum von Galaxien zu finden)

• Stellare Schwarze Löcher

• Ursprüngliche Schwarze Löcher

• Rotierendes (Kerr) Schwarzes Loch

Schließlich gibt es 3 Hauptbereiche innerhalb eines Schwarzen Lochs.

Dieses Diagramm kann uns viele Dinge zeigen, zum Beispiel, wie Schwarze Löcher keine Anziehungskraft haben, die sich über das gesamte Universum erstreckt.

Abschließend können wir mithilfe des Schwarzschild-Radius den Bereich ermitteln, in dem selbst Licht nicht entweichen kann . Wie Sie sagten, sollte diese Antwort keine Relativitätstheorie enthalten, ich werde auch keine Mathematik einschließen. Zusammenfassend ist der Schwarzschild-Radius der Ort, an dem sich der Ereignishorizont in einem Schwarzen Loch befindet.

Zusammenfassung

Es tut mir leid, dass ich eine unangenehm lange Antwort gegeben habe. Ich hatte Probleme zu verstehen, was Sie nicht verstanden haben, und ich dachte, wenn ich eine Singularität erklären würde, würde ich Ihnen sicherlich helfen. Tut mir leid, wenn ich nur Dinge gesagt habe, die Sie bereits wissen. Ich habe einige Wikipedia-Links bereitgestellt, wenn Sie sich einige der Begriffe ansehen möchten, die ich kursiv hinterlassen habe. Vielleicht möchten Sie auch die Thermodynamik von Schwarzen Löchern betrachten

• Schwarzschild Radius
• Ergosphäre
• Hawking Strahlung
• weißer Zwerg
• Thermodynamik des Schwarzen Lochs

Ich denke, Sie gehen davon aus, dass es eine Möglichkeit gibt, ein extrem dichtes Objekt innerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs zu stabilisieren. In der klassischen Relativitätstheorie ist die Singularität unvermeidlich. Sobald sich ein Objekt innerhalb eines Ereignishorizonts befindet, muss es sich in einer endlichen Zeit auf die Singularität zubewegen und diese erreichen, genauso wie Sie gezwungen sind, sich in der Zeit vorwärts zu bewegen, ob Sie es mögen oder nicht.

Daher ist es unmöglich, etwas in der klassischen GR zu haben, das wie ein Schwarzes Loch aussieht und einen Ereignishorizont hat, aber keine Singularität bildet. Wir wissen jedoch, dass die klassische GR auf extrem kleinen (Quanten-) Skalen zerfallen muss, so dass es durchaus möglich ist, dass etwas passiert, um Singularitäten in einer Quantentheorie der Schwerkraft zu verhindern.

Es steht also völlig frei, eine Version der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erfinden, die es ermöglicht, eine Singularität zu vermeiden. Es gibt jedoch (mindestens) zwei Anforderungen. (1) Es sollte alle anderen Dinge erklären, die der klassische GR perfekt erklärt. (2) Es sollte außerhalb des Ereignishorizonts beobachtbare Konsequenzen haben, da es sonst sinnlos ist, den Nabel zu betrachten (IMO).

NB: Wurmlöcher und dergleichen mögen in (klassischen GR) rotierenden Schwarzen Löchern möglich sein, aber mein begrenztes Verständnis ist, dass sich diese trotz der Singularität bilden (was kein Punkt mehr ist). Mit anderen Worten, die Singularität ist immer noch da, aber Materie landet nicht zwangsläufig darin (sondern geht woanders hin!)

Das Zeug, das Sie über unendliche Masse, unendliche Kraft usw. geschrieben haben, ist einfach falsch. Die Masse eines Schwarzen Lochs ist genau definiert, ebenso wie seine Gravitationseffekte. Eine endliche Masse entsteht immer noch, wenn das Integral einer unendlichen Dichte über das Volumen Null genommen wird.

Es ist üblich, eine Singularität als einen Punkt unendlicher Dichte zu beschreiben, aber tatsächlich sind sie allgemeiner als das: Sie sind eine Art pathologisches Verhalten in der Raumzeitmetrik. Ob Singularitäten tatsächliche physikalische Phänomene sind oder nur den Punkt zeigen, an dem eine Theorie (in diesem Fall die allgemeine Relativitätstheorie) die Natur nicht mehr beschreiben kann, ist umstritten.

Der Singularitätssatz von Penrose zeigt, dass unter bestimmten vernünftigen Annahmen der Gravitationskollaps eines Objekts wie eines Sterns unweigerlich zu einer Singularität führt. Beachten Sie jedoch, dass der Beweis für geodätische Unvollständigkeit besteht (dh die Zeitlinien eines frei fallenden Objekts enden abrupt). Dies ist nicht (notwendigerweise) dasselbe wie die scheinbaren Krümmungssingularitäten mit unendlicher Dichte, die in idealisierten Schwarzlochlösungen wie der Schwarzschild-Metrik auftreten.

Es gibt viele gute Antworten auf physischer Ebene, aber ich sehe diese nicht angesprochen, deshalb werde ich kurz eine Antwort geben.

Es fällt mir nur schwer zu akzeptieren, dass alles mit einer unendlich großen Eigenschaft existieren kann, da dies zu einer unendlich großen Masse führen würde, die zu unendlich großen Kräften führen würde ... das würde das Universum einfach unendlich schnell zerstören, nicht wahr?

Wenn Schwarze Löcher Unendlichkeiten haben, was nur möglich ist, wenn sie eine Singularität haben, dann sind diese Unendlichkeiten per Definition unendlich klein und nicht unendlich aus jeder Entfernung, sogar ein Bruchteil der Entfernung eines Atoms. Also "zerstöre das Universum durch unendliche Kräfte", sicher, wenn das Universum kleiner als ein Atom war oder vielleicht innerhalb des Ereignishorizonts, wo es nichts anderes tun konnte, als in Richtung der Singularität zu fallen, aber in jeder sicheren und vernünftigen Entfernung, schwarz Löcher sind nicht gefährlich und keine Bedrohung für das Universum.

Ich denke, ein supermassives Objekt kann genauso gut ein Badass sein, ohne eine Singularität sein zu müssen

und

Gravastare zur Rettung! Genau das, was ich brauchte. Schließlich einige Theoretiker, die sich mit unendlich bösen Objekten, die unser Universum bevölkern, nicht wohl fühlen!

OK für den Anfang, die Gesetze der Physik sind das, was sie sind, und es ist ihnen egal, was wir denken. Was die "bösen" Dinge betrifft, so liegt dies im Auge des Betrachters.

Vor 2000 Jahren war "Höllenfeuer" Magma, das aus dem gelegentlichen Vulkan kam und die Hölle war in der Erde. Heute erzeugt das Innere der Erde ein Magnetfeld, das uns schützt und uns Plattentektonik verleiht, was für lebenstragende Planeten wirklich nützlich ist. Das Innere der Erde hat sich nicht verändert, aber unsere Wahrnehmung davon hat sich enorm verändert. Jetzt lieben wir das Innere der Erde, aber vor 2000 Jahren fürchteten die Menschen es.

Vor 100 Jahren dachten alle, das Universum sei die Milchstraße, und vor 80 Jahren dachten sie, das Universum sei ewig, bis dieser miese Hubble vorschlug, das Universum habe einen Anfang und so viel für ewige Dinge. Wenn Hubble gesagt hätte, dass er 300 Jahre zuvor auf dem Scheiterhaufen verbrannt worden wäre, keine Frage, mit einer Plakette mit der Aufschrift "Lästerer".

Das ist das Problem mit Sicht. Es ist kein vollständiges Bild. Schwarze Löcher sind ein großartiger "Boogie-Mann", der alles frisst und nicht entkommen kann, aber das ist nur ein Teil des Gesamtbildes.

Einstein selbst fand Schwarze Löcher eine unangenehme Idee (er war auch nicht besonders an der Quantenmechanik interessiert), also stellte sich Einstein vor, dass das Universum ein physikalisches Gesetz hatte, das die Bildung von Schwarzen Löchern verhinderte, und das könnte sogar der Fall sein, aber ehrlich gesagt, wie unterschiedlich ist es, über eine Ewigkeit langsam um den Ereignishorizont gequetscht zu werden oder schnell in der Singularität oder was auch immer in der Mitte vor sich geht, gequetscht zu werden. Unter einem bestimmten Gesichtspunkt ist es so ziemlich dasselbe.

Einige Theorien sind so weit gegangen , wie Schwarze Löcher sind magische Orte mit ganzen Baby vorschlagen Universen in ihnen . Ich finde das kreativeres Denken als die Wissenschaft, aber die Wahrheit ist, was innerhalb des Ereignishorizonts passiert, bleibt innerhalb des Ereignishorizonts und niemand weiß es.

Auf Schwarzen Löchern im Allgemeinen :

Sie sind sehr nützlich. Die Bildung von Schwarzen Löchern und der Gravitationskollaps und der Rückprall vom Kollaps erzeugen und verteilen schwere Elemente in der Galaxie. Beim Kollaps, der ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern erzeugt, werden etwa 90% der Materie des Sterns weggeblasen , wenn Sie so wollen, recycelt, zurück in die Galaxie und nur etwa 10%, bildet den kollabierten Kern.

Sie können sich das Schwarze Loch als einen bösen kleinen Überrest des Todes eines Sterns vorstellen, aber ich finde die Tatsache, dass große Sterne so viel von ihrer Materie recyceln und in der Galaxie verteilen, sehr cool. Supermassive Schwarze Löcher helfen auch bei der Bildung von Galaxien. Die einfache Wahrheit ist also, dass Schwarze Löcher sehr nützlich sind, selbst wenn Sie nicht mit einem überqueren möchten.

Nun, was in einem Schwarzen Loch passiert, gibt es bereits einige gute Antworten darauf und ich möchte dies nicht zu lange machen, zumal ich ein Laie bin, aber ich finde die Spekulation dieser exotischen Region innerhalb des Ereignishorizonts zu Es macht großen Spaß darüber nachzudenken.

Ich persönlich glaube nicht an Singularitäten. Ich (DENKE), dass die Wellen- und Feldnatur der Quantenmechanik und die Tatsache, dass der leere Raum Eigenschaften hat, die zum Beispiel Teilchen-Antiteilchen-Paare im Wesentlichen aus dem Nichts bilden können (was Falkenstrahlung ermöglicht), gibt es wahrscheinlich eine Art exotischer Raum von niemals vollständiger Singularität.

Ich glaube nicht, dass es in einem Schwarzen Loch so etwas wie physisches Material gibt. Ich denke, die Dinge würden sich anders verhalten, eher wie die exotische Natur eines Protons oder Elektrons als die physikalische Natur einer Oberfläche, aber das sind nur meine Gedanken zu diesem Thema. Ohne eine Quantentheorie der Schwerkraft ist es ein bisschen wie der Blinde, der auf eine Karte schaut. Niemand weiß. (zu lang?)

Ich glaube, dass Schwarze Löcher Singularitäten in dem Sinne sind, dass Materie darin nicht definiert ist, um einen bedeutungsvollen Ort oder bekannte Geschwindigkeiten zu haben. Ich denke nicht, dass es Singularität im Sinne eines Radius von Null bedeutet.