Entstehung eines Schwarzen Lochs

Wenn Sie ein Raum-Zeit-Diagramm eines Objekts zeichnen, das durch den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs fällt, und an jedem Punkt die vergangenen und zukünftigen „Lichtkegel“ des Objekts zeichnen, hätte der Punkt nicht unendlich zum Ereignishorizont einen Lichtkegel, der vom Objekt abgestrahltes Licht einen Beobachter außerhalb des Ereignishorizonts zum Zeitpunkt = Unendlich erreichen lässt? (an dem Punkt, an dem das Objekt den Ereignishorizont berührt, wird ein abgestrahltes Photon niemals den Beobachter außerhalb des Ereignishorizonts erreichen) Wenn ja, warum tun wir es dann nicht außerhalb des Ereignishorizonts von Schwarzen Löchern, die durch den Kollaps von Sternen entstehen, das Licht des kollabierenden Sterns (auch bekannt als das Licht einer Supernova, die ein schwarzes Loch bildet) für immer beobachten? Bitte lassen Sie mich wissen, wenn ich falsch liege.

Was Ihnen bei Ihrer Suche helfen kann, ist ein Blick in Penrose-Diagramme

Antworten (2)

Wenn Material auf einen Horizont fällt und dabei Licht aussendet, müssen drei Effekte berücksichtigt werden: die Weltlinie des Emitters, die Rotverschiebung des Lichts und die Intensität des Lichts (Scheinwerfereffekt).

Wenn der Sender Lichtsignale aussendet, werden sie bei einem Empfänger irgendwo außerhalb des Horizonts immer rotverschobener und immer dunkler und immer seltener. Bei Signalen, die von horizontnahen Orten ausgehen, fallen die Frequenz und die Intensität am Empfänger exponentiell mit der Zeit ab. Angesichts eines solchen exponentiellen Zerfalls könnte man sagen, dass er nie ganz Null erreicht, aber wir sagen das normalerweise nicht für andere Fälle von exponentiellem Zerfall, wie zum Beispiel Atome, die in ihren Grundzustand zerfallen. Wir sagen einfach, das Atom zerfällt. Nach der gleichen Logik sollten wir also sagen, dass das empfangene Licht eines kollabierenden Sterns auf eine Intensität von Null abfällt, und es ist nicht notwendig, unendlich lange darauf zu warten, bis dies der Fall ist. Daher ist das Schwarze Loch tatsächlich schwarz,

Und doch überquert das fallende Material gemäß einer sehr natürlichen Definition von Gleichzeitigkeit den Horizont tatsächlich nicht in einer endlichen Zeitspanne, die auf der fernen Uhr registriert ist, sodass die Materie, die sich bewegt, um das Schwarze Loch zu bilden, niemals ihren Kollaps in Richtung ihres eigenen beendet Horizont. Das klingt nach einer sehr merkwürdigen Schlussfolgerung, ist aber der Relativität der Gleichzeitigkeit und einer gegen Unendlich strebenden Zeitdilatation geschuldet. Es gibt viele andere Referenzsysteme und damit Definitionen von Gleichzeitigkeit, in denen sich das Schwarze Loch in endlicher Zeit bildet. Und die Vorhersagen darüber, was emittierte Signale tun, wenn sie woanders ankommen, sind unabhängig von solchen Details. Die Signale verklingen. Das Loch ist schwarz.

Schwarze Löcher strahlen also ständig ein schwaches Leuchten aus, abgesehen von der Falkenstrahlung?
@ user250486 "schwaches Leuchten" ist nicht der richtige Ausdruck für so etwas wie exponentiellen Zerfall. Versuche zu rechnen exp ( 1 j e A R / 10 M ich C R Ö S e C Ö N D S ) einen Eindruck bekommen; sie ist selbst im Vergleich zur sehr schwachen Hawking-Strahlung verschwindend klein.
@ user250486 Die Hawking-Strahlung wurde nicht beobachtet. Schwarze Löcher leuchten nicht.
Es gibt viele andere Referenzrahmen, [...], in denen sich das Schwarze Loch in endlicher Zeit bildet. “ – Wie bereits erwähnt, ist dies ein weit verbreitetes Missverständnis, das auf der Missachtung mathematischer Strenge beruht. Am lichtähnlichen Horizont existieren keine Rahmen, ähnlich wie bei Lichtgeschwindigkeit keine Rahmen existieren. Abgesehen von diesem Punkt ist der Ereignishorizont ewig und kann sich nicht in einem Sternkollaps bilden, wie in dieser Frage (nicht den Antworten) erklärt wird: Können getrennte vielfältige Regionen dieselben Koordinaten haben?
@safesphere in der Tat haben wir diesen Punkt schon einmal besprochen; Ich denke, das Penrose-Diagramm (konformes Diagramm) macht den Punkt gut genug. Es gibt Ereignisse außerhalb des Horizonts, die raumartig von Ereignissen innerhalb des Horizonts getrennt sind; Das reicht meiner Meinung nach aus, um die Behauptung zu rechtfertigen, dass es einige legitime Definitionen der Gleichzeitigkeit gibt, so dass sich der Horizont gebildet hat und die Dinge ihn vor dem Ende des Universums passieren können.
@AndrewSteane, es ist leicht, sich von künstlichen Definitionen der Synchronität auf der Grundlage der Koordinatenzeit ablenken zu lassen, aber sie sind künstlich und entsprechen nicht dem, was wir in einem normalen Kontext tatsächlich unter synchron verstehen. Wenn Sie vom Ende des Universums sprechen, dann verwendet die einzig vernünftige Definition die kosmische Zeit, und es ist ziemlich klar, dass sich (unabhängig davon, ob das Universum endlich ist oder nicht) in endlicher kosmischer Zeit keine Ereignishorizonte bilden.
@CharlesFrancis ok; Wir stimmen GR zu und versuchen einfach, seine Schlussfolgerungen so nicht irreführend wie möglich darzustellen. Wir möchten nicht nur vermitteln, dass die Materie, die (zum Beispiel) auf Cygnus X-1 fällt, sich für immer ihren Weg zu einem Horizont bahnt, sondern auch, dass dieselbe Materie den Horizont in einer begrenzten Menge an angemessener Zeit passiert – und die Vorhersagen über das, was von entfernten Beobachtern beobachtet wird, stimmen mit beiden Aussagen überein.
@AndrewSteane Sie haben Ihr raumartiges Trennungsargument bereits in den Kommentaren hier eingeräumt: physical.stackexchange.com/questions/551419/… - Es gibt keinen Rahmen (innerhalb oder außerhalb eines Schwarzschild-Schwarzen Lochs), in dem sich bereits eine Singularität gebildet hat. Haben Sie sich auch den Math SE-Link in meinem obigen Kommentar angesehen? Es erklärt, dass eine Schwarzschild-ähnliche Singularität ewig ist und sich nicht bei einem Sternkollaps bilden kann. Ich liebe das Konzept der Singularität, es ist faszinierend, aber es gibt keine Singularitäten in diesem Universum.

Du liegst nicht falsch. Wenn wir ewig leben könnten und wenn wir unendlich kleine Lichtenergien beobachten könnten, würden wir ewig beobachten, wie das Licht aus Materie in ein entstehendes Schwarzes Loch fällt. Da die Zeit am Schwarzschild-Radius anzuhalten scheint, wird die Frage aufgeworfen, ob sich tatsächlich eine Singularität bilden kann. 1939 veröffentlichten Julius Robert Oppenheimer und einer seiner Schüler, Hartland Snyder, die wegweisende Arbeit über den Gravitationskollaps zu einem Schwarzen Loch (Oppenheimer JR, Snyder H., 1939, On Continued Gravitational Attraction, Phys. Rev. 56, 455 ) . Sie kamen zu dem Schluss, dass es aus Sicht eines externen Beobachters „unmöglich ist, dass sich in endlicher Zeit eine Singularität bildet“.

Die Dinge, die in der modernen Terminologie üblicherweise Schwarze Löcher genannt werden, sind stabile Zustandslösungen von Einsteins Gleichung unter der Annahme von Randbedingungen, die in der Praxis niemals physikalisch auftreten. Wie von Oppenheimer und Snyder beschrieben, treten diese Lösungen in unserem Universum niemals auf.

+1, um eine weitere böswillige Ablehnung abzubrechen. Diese Seite wurde von selbsternannten "Experten" mit tiefen Missverständnissen entführt, die richtige Antworten ablehnen.
Was sind die Schwarzen Löcher, die laut Populärwissenschaft entdeckt wurden?