alta intrebare despre gauri negre

[florin_try]

 Daca noi (un observator localizat departe de o gaura neagra) observam un obiect ducindu-se catre o gaura neagra, de fapt il vom vedea ca tinde asimptotic catre "event horizon" dar ca nu il va atinge niciodata aceasta linie imaginara numita "event horizon".   Calatorul catre gaura neagra vede altceva: in timp finit atinge singularitatea si bye!

 Intrebarea mea e urmatoarea: Exista in acest moment vre-un atom de materie dincolo de "event horizon" sau toata materia e ingramadita linga event horizon si niciodata in timpul acestui univers nu va trece de event horizon?
Cu alte cuvinte, din perspectiva noastra gaura neagra ar trebui sa fie "goala - seaca" adica sa nu contina nimic in ea caci nimic nu a avut inca timp (si nu va avea niciodata) sa treaca de "event horizon".

[Electron]

 Daca noi (un observator localizat departe de o gaura neagra) observam un obiect ducindu-se catre o gaura neagra, de fapt il vom vedea ca tinde asimptotic catre "event horizon" dar ca nu il va atinge niciodata aceasta linie imaginara numita "event horizon".

Da, asta este ce vedem (adica percepem) noi, din exterior. Orice semnale ar trimite calatorul la intervale egale de timp (pentru el), noi le-am percepe tot mai rare. Timpul dintre semnalele primite de noi va tinde spre infinit pe masura ce se apropie calatorul de "orizont", iar cele trimise de dincolo de orizont nu vor ajunge niciodata la noi (pentru ca nu pot trece de orizont din interior spre exterior).

 Calatorul catre gaura neagra vede altceva: in timp finit atinge singularitatea si bye!

E corect, dar nu e chiar asa de simplu. Calatorul catre gaura neagra va vedea si spatiul curbat din ce in ce mai mult si va fi distrus de fortele mareice mult inainte sa ajunga la singularitate (dar posibil dupa ce trece de orizont, in functie de dimensiunea gaurii negre). Dar e corect, timpul pentru el va curge "perfect normal" si din punctul sau de vedere ar fi nevoie de un timp finit pana la distrugerea sa.

Relativitatea timpului in acest caz e extrema si intuitia noastra despre  duratele calatoriei (de genul: "pai cum, pentru calator timpul e finit, iar pentru noi infinit?!?") este foarte nepotrivita si gresita.

Intrebarea mea e urmatoarea: Exista in acest moment vre-un atom de materie dincolo de "event horizon" sau toata materia e ingramadita linga event horizon si niciodata in timpul acestui univers nu va trece de event horizon?

Intrebarea asta nu are sens, daca nu specifici la ce sistem de referinta te referi. Atomii trec fara grija de orizont (in sistemul lor de referinta), doar ca noi (din exterior) vom percepe acest lucru doar la sfarsitul timpului, ca sa zic asa.
 

Cu alte cuvinte, din perspectiva noastra gaura neagra ar trebui sa fie "goala - seaca" adica sa nu contina nimic in ea caci nimic nu a avut inca timp (si nu va avea niciodata) sa treaca de "event horizon".

Fals. Gaurile negre nu se formeaza prin "aspirarea materiei din exterior". Asta e o imagine tipica si foarte eronata despre gaurile negre. Ca atare ele nu sunt "goale/seci", ci contin materia care a colapsat pentru a forma acea gaura neagra. Daca nu ar contine nimic nu ar produce un camp gravitational si nu ar avea cum sa ajunga sa fie gaura neagra. Logic, nu?

e-

[florin_try]

Bine, reformulez intrebarea:
Deci din perspectiva noastra (din SR al nostru) al unui observator departe de gaura neagra, exista acum vre-un dram de materie ce a trecut deja de "event horizon"?

[Electron]

Deci din perspectiva noastra (din SR al nostru) al unui observator departe de gaura neagra, exista acum vre-un dram de materie ce a trecut deja de "event horizon"?

Din SR al nostru (care suntem in afara orizontului), nu.

e-

[florin_try]

Asta nu inseamna ca din punctul nostru de vedere gaura neagra e "goala"?
Asta nu inseamna ca din punctul nostru de vedere nu exista nimic dincolo de event horizon (pentru ca nu a avut inca timp sa ajunga?
Asta nu inseamna ca din punctul nostru de vedere nimic nu a ajuns inca in singularitate? Adica  din punctul nostru de vedere singularitatea nu exista.
Daca e asa, atunci cine din punctul nostru de vedere atrage gravitational obiectele (cu viteza mai mica de 'escape velocity') in gaura neagra (de vreme ce gaura neagra e de fapt goala din punctul nostru de vedere )?

[Electron]

Asta nu inseamna ca din punctul nostru de vedere gaura neagra e "goala"?
Asta nu inseamna ca din punctul nostru de vedere nu exista nimic dincolo de event horizon (pentru ca nu a avut inca timp sa ajunga?
Asta nu inseamna ca din punctul nostru de vedere nimic nu a ajuns inca in singularitate? Adica  din punctul nostru de vedere singularitatea nu exista.
Daca e asa, atunci cine din punctul nostru de vedere atrage gravitational obiectele (cu viteza mai mica de 'escape velocity') in gaura neagra (de vreme ce gaura neagra e de fapt goala din punctul nostru de vedere )?

Evident ca NU. Am mai raspuns deja la asta o data.

e-

[Skolon]

Florin_try, cred că scapi din vedere faptul că efectul gravitaţional este o curbură a spaţiului dată de aglomerarea de masă.

Din punctul nostru de vedere toată materia din care s-a format gaura neagră (în cele mai multe dintre cazuri o stea) precum şi toată materia care a căzut către GN de la formarea ei şi care se află între noi şi singularitatea GN, contribuie la efectul gravitaţional adică la curbarea spaţiului în zona GN.

Nu doar obiectele binedefinite (dacă pot să le spun aşa) precum stelele sau planetele generează atracţie garvitaţională ci şi orice aglomerare de materie. De ex. o galaxie exercită o atracţie gravitaţională pentru orice se află în afara acelei galaxii.

[florin_try]

 De acord, insa cind din punctul nostru de vedere (pndv) un obiect ar fi avut timp sa ajunga in gaura neagra (adica sa treaca de event horizon) daca tot din pndv ii trebuie un timp infinit ca sa atinga asa numitul event horizon?
 Mie mi se pare ca raspunsul este ceva de genul "dupa un timp infinit pentru noiobiectul ajunge la event horizon". Dar daca e asa, atunci pentru noi nimic nu a avut inca timp sa treaca de event horizon. Asta imi apara consistent cu o imagine de genul "pentru noi gaura neagra e o multime de materie condensata catre event horizon si care in timp tinde catre event horizon, dar nu il va atinge niciodata.
 Dar daca e asa, atunci mi se pare ca apare o contradictie, caci nimic nu ar fi trebuit ca  punctul nostru de vedere   sa treaca de event horizon.

[Skolon]

Parţial corect. Întradevăr dpnv (cum notezi tu) nici o particulă de materie nu a trecut de orizontul gărurii negre de la formarea sa şi nici nu va trece vreodată.
Doar materia care a format iniţial GN există dincolo de acest orizont.

Însă asta nu schimbă deloc faptul că GN acumulează dpnv masă şi deci atracţia sa gravitaţională creşte.
Ţine cont de faptul că în spatele a ceea ce numeşti "punctul nostru de vedere" înseamnă de fapt "ceea ce vede un observator aflat la distanţă infinită de GN" (dpdv matematic).

În imediata apropriere a orizontului gării negre situaţia este alta, însă asta nu mai reprezintă "punctul nostru de vedere" în sensul discuţiei de până acum.

[florin_try]

Gaurile negre nu se formeaza prin "aspirarea materiei din exterior". ... Ca atare ele nu sunt "goale/seci", ci contin materia care a colapsat pentru a forma acea gaura neagra. Daca nu ar contine nimic nu ar produce un camp gravitational si nu ar avea cum sa ajunga sa fie gaura neagra. Logic, nu?

dar asta evita intebarea initiala: in procesul de "colapsare" cind avea timp sa treaca de event-horizon din perspectiva noastra?

de asemeni vreau sa remarc perplexitatea faptului caci realitati opuse si logic incompatibile sunt percepute functie de perspectiva: observatorul departe de gaura neagra va vedea pe nefericitul calator dezindegrat in particule elementare si mai apoi in stringuri (daca exista) pe maasura ce se apropie de event-horizon, pe cind calatorul nu percepe absolut nimic special si e intreg si bine mersi cind trece de event-horizon.

[Mishulanu]

de asemeni vreau sa remarc perplexitatea faptului caci realitati opuse si logic incompatibile sunt percepute functie de perspectiva: observatorul departe de gaura neagra va vedea pe nefericitul calator dezindegrat in particule elementare si mai apoi in stringuri (daca exista) pe maasura ce se apropie de event-horizon, pe cind calatorul nu percepe absolut nimic special si e intreg si bine mersi cind trece de event-horizon.

Nu cred ca lucrurile stau chiar asa. Multe lucruri depind de masa gaurii negre. Un observator care cade intr-o gaura negra de pana in 10 mase solare, va fi sfasiat de forta gravitationala inainte de a ajunge la orizont, lucru observabil de cineva din exterior care ar avea rabdare sa vada scena, dar un alt observator care cade intr-o gaura negra supermasiva va trece nevatamat de orizont dar va sfarsii tragic cand va atinge singularitatea. Sau, daca in apropierea singularitatii exista suficienta materie exotica, despre care nu avem inca dovezi experimentale, ca sa mentina stabila o gaura de vierme, ar putea sa evite singularitatea si sa ajunga in gaura de vierme unde va fi pulverizat de radiatii gamma a caror frecventa va tinde spre infinit.

Partea cu colapsarea materiei intr-o gaura negre este un lucru interesant de dezbatut. Gaura negrea nu poate aparea instantaneu avand raza R. Probabil ca in timpul colapsului undeva in centru va aparea un punct in care densitatea materiei sa fie suficienta pentru a forma o micro-gaura neagra care sa absoarba foarte rapid materia inconjuratoare. Adica in afara de materia care a format micro-gaura initiala, restul materiei nu va avea timp sa treaca de orizont din perspectiva unui observator exterior. Nici materia care a format micro-gaura neagra nu ar trebui sa treca de orizont decat dupa sfarsitul timpului din Universul nostru. Un eveniment care are loc dupa orizontul evenimentului nu are corespondent temporal in exteriorul gaurii negre. Orice se va intampla dupa orizont se va intampla dupa ce timpul nostru se va termina. Daca rationamentul este corect atunci nici o cantitate de materie nu va trece de vreun orizont al evenimentului din perspectiva noastra.

[florin_try]

Partea cu colapsarea materiei intr-o gaura negre este un lucru interesant de dezbatut. Gaura negrea nu poate aparea instantaneu avand raza R. Probabil ca in timpul colapsului undeva in centru va aparea un punct in care densitatea materiei sa fie suficienta pentru a forma o micro-gaura neagra care sa absoarba foarte rapid materia inconjuratoare. Adica in afara de materia care a format micro-gaura initiala, restul materiei nu va avea timp sa treaca de orizont din perspectiva unui observator exterior. Nici materia care a format micro-gaura neagra nu ar trebui sa treca de orizont decat dupa sfarsitul timpului din Universul nostru. Un eveniment care are loc dupa orizontul evenimentului nu are corespondent temporal in exteriorul gaurii negre. Orice se va intampla dupa orizont se va intampla dupa ce timpul nostru se va termina. Daca rationamentul este corect atunci nici o cantitate de materie nu va trece de vreun orizont al evenimentului din perspectiva noastra.

Pai si atunci ne intoarcem de unde am plecat, nu?
Daca perspectiva noastra e buna, atunci nu exista nimic in gaura neagra inca. Va exista dupa 'sfirsitul timpului nostru' ?
Sau poate exista simultan cu timpul nostru dar nu are sens sa stabilesc cronologie (sau corespondenta) intre timpul nostru si timpul din interiorul gaurii negre?

Oricum, faptul este ca eu (cel departe de gaura neagra ) si calatorul ce intra in gaura neagra percepem realitati diferite ce logic se exclud reciproc, si aparent ambii avem dreptate. 

PS. Partea cu "materia care a format micro-gaura initiala" nu o inteleg.

[AlexandruLazar]

Dpndv, gaura neagra nu are o raza R ci are raza zero. Faptul ca nu e goala se datoreaza faptului ca orizontul este cauzat chiar de campul gravitational al materiei din interior; nu e nimic misterios in asta ca atare -- el apare pentru ca la un moment dat se aduna intr-un spatiu mic atat de multa masa incat viteza de evadare devine mai mare decat a luminii. Pentru asta e suficient sa fie destula materie pentru colaps: orizontul se formeaza din cauza existentei acestei materii, nu se formeaza si pe urma incepe sa inghita materie.

[Mishulanu]

@florin_try

Gaurile negre sunt niste obiecte foarte ciudate si unele caracteristici ale lor sunt contraintuitive. Un observator exterior nu va vedea niciodata materia cazand efectiv in gaura, adica sa depaseasca orizontul. El va trebui sa astepte pana la sfasitul timpului sau daca teoria privind evaporarea gaurilor negre este corecta, va vedea materia depasind orizontul chiar in momentul in care gaura negra va disparea. Dar un observator care a cazut in gaura, daca va privi in urma va putea sa vada inca lumina stelelor, dar univesul spre care priveste nu mai exista. Fenomenul este similar cu observatea galaxiilor indepartate, pe care le vedem cum aratau acum miliade de ani, dar care acum poate ca nici nu mai exista.
Cel mai bine acest fenomen poate fi explicat de cineva care se pricepe sa lucreze cu ecuatiile TRG. Din cate stiu eu, la orizontul evenimentului, dimensiunea pe care se masura timpul inainte de a cadea in gaura negra devine o dimensiune spatiala iar o dimensiune spatiala devine una temporala. Dupa ce depasesti orizontul, timpul va curge in directia in care te apropii din ce in ce mai mult de singularitate. Chiar se poate calcula timpul maxim pe care il poate petrece un observator intr-o gaura negra in funtie de raza GN. Ca un fel de simetrie, in Univers timpul curge in directia in care ne indepartam de singularitatea Big Bang.

@AlexandruLazar
Cum are o gaura neagra raza 0? Raza Schwarzschild ce mai reprezinta atunci?

[AlexandruLazar]

Raza Schwarzschild nu este raza găurii negre ca atare (i.e. ca aglomerare de materie) ci distanța față de centrul de masă până la care viteza de evadare este mai mare decât viteza luminii. E o problemă de semantică asupra căreia insist de fiecare dată când am ocazia pentru că, precum vezi, e un subiect care generează confuzii (ce e dincolo de orizont, cum ajunge acolo materie ș.a.m.d.). În plus de asta, cum nimeni n-a reușit să bage capul dincolo de orizont și să vadă ce e acolo, sunt tot felul de discuții despre ce se întâmplă efectiv cu corpul care formează gaura neagră -- dacă se contractă până când în mod efectiv raza lui este nulă, sau dacă e doar foarte mică, asimptotic nulă, dar niciodată zero efectiv.