Singularidad desnuda

La singularidad desnuda es un concepto hipotético  de la relatividad general (GR ) , que denota una singularidad gravitacional sin un horizonte de eventos . En un agujero negro clásico en una singularidad , la fuerza gravitacional es tan fuerte que la luz no puede escapar del horizonte de eventos y, por lo tanto, los objetos dentro del horizonte de eventos, incluido el propio agujero negro, no se pueden observar directamente. La singularidad desnuda, si existe, por el contrario, se puede observar desde el exterior.

La prueba teórica de la existencia de singularidades desnudas es de gran importancia, ya que significa que en principio es posible observar la contracción de un objeto a una densidad infinita . Esto también contribuiría a la resolución de los problemas fundamentales de la relatividad general, ya que la relatividad general no puede hacer predicciones sobre la evolución futura del espacio-tiempo cerca de una singularidad. En el caso de los agujeros negros "ordinarios", esto no es un problema, ya que un observador externo no puede observar el espacio-tiempo dentro del horizonte de eventos.

Algunos estudios (2005) muestran que si la teoría de la gravedad cuántica de bucles es correcta , entonces pueden existir singularidades desnudas en la naturaleza [1] [2] [3] , asumiendo que el principio de censura cósmica no se cumple. Cálculos numéricos [4] y algunos otros argumentos [5] también apuntan a tal posibilidad.

Hasta la fecha, no se han descubierto singularidades desnudas.

Hipótesis del origen

En el concepto de agujeros negros giratorios , se muestra que una singularidad que gira rápidamente puede convertirse en un objeto en forma de anillo . Esto da como resultado dos horizontes de eventos, así como una ergosfera , que convergen a medida que aumenta el giro de la singularidad. Cuando los horizontes de sucesos exterior e interior se fusionan, se encogen en una singularidad giratoria y, finalmente, sellan el resto del universo.

Una singularidad giratoria suficientemente rápida puede resultar del colapso del polvo o de una supernova .

La singularidad desnuda es un ejemplo de complejidad matemática (reducción a una densidad infinita ) que demuestra un problema más profundo en la comprensión de este proceso físico. Una solución aceptable a este problema debería ayudar a encontrar la teoría funcional aún no desarrollada de la gravedad cuántica .

Métricas

La desaparición del horizonte de eventos existe en la métrica de Kerr , que describe un agujero negro que gira en el vacío. En particular, si su momento angular es lo suficientemente grande, el horizonte de sucesos desaparecerá. Al convertir la métrica de Kerr a las coordenadas de Boyer-Lindqvist , se puede demostrar [6] que la coordenada (que no es un radio) del horizonte de eventos

,

donde , y . En este caso, "horizonte de eventos que desaparece" significa que las soluciones son complejas para , o .

La desaparición del horizonte de eventos también se puede ver en la métrica Reissner-Nordström para un agujero negro cargado. En esta métrica, uno puede mostrar [7] que una singularidad ocurre cuando

,

donde , y . De los tres casos posibles para valores relativos y , en el caso de que ambos valores sean complejos. Esto significa que la métrica es regular para todos los valores positivos de , o en otras palabras, la singularidad no tiene horizonte de eventos.

Efectos

La presencia de una singularidad desnuda permitiría a los científicos observar un objeto que se reduce a una densidad infinita, lo que es imposible en circunstancias normales. Según una serie de estimaciones, la ausencia de un horizonte de sucesos permitirá que las singularidades desnudas emitan luz [8] . Al mismo tiempo, el principio de censura cósmica , formulado en 1970 por Roger Penrose , establece que una singularidad desnuda no puede surgir en nuestro Universo bajo condiciones iniciales reales.

En ciencia ficción

Véase también

Notas

  1. ↑ M. Bojowald, Living Rev. rel. 8, (2005), 11 Archivado el 21 de diciembre de 2015.
  2. ↑ R. Goswami y P. Joshi, Phys. Rvdo. D , (2008) Archivado el 1 de agosto de 2020 en Wayback Machine .
  3. ↑ R. Goswami, P. Joshi y P. Singh, Phys. Rvdo. Letters , (2006), 96 Archivado el 1 de agosto de 2020 en Wayback Machine .
  4. ↑ D. Eardley y L. Smarr, Phys. Rvdo. D. , (1979), 19 Archivado el 7 de junio de 2020 en Wayback Machine .
  5. ↑ A. Krolak, Progr . teor. física Supl. , (1999) 136, 45 Archivado el 2 de octubre de 2011 en Wayback Machine .
  6. ↑ Hobson, et. al, General Relativity an Introduction for Physicists , Cambridge University Press 2007, p. 300-305
  7. ↑ Hobson, et. al, General Relativity an Introduction for Physicists , Cambridge University Press 2007, p. 320-325
  8. ↑ Stephen Battersby . ¿Hay una 'singularidad desnuda' al acecho en nuestra galaxia? , New Scientist  (1 de octubre de 2007). Archivado desde el original el 30 de agosto de 2008. Consultado el 6 de marzo de 2008.

Literatura

Enlaces