Könnten wir die Struktur eines Schwarzen Lochs verifizieren, indem wir ein umlaufendes Objekt beobachten?

Können wir die physikalische Struktur eines Schwarzen Lochs bestimmen, indem wir seine Gravitationswirkung auf Objekte im Orbit beobachten? Ich sehe drei Möglichkeiten, die ich testen möchte:

  1. Singularität im Zentrum - Die traditionelle Ansicht, dass es im Zentrum eine Singularität gibt (z. B. ist die gesamte Masse im Zentrum konzentriert).

  2. Eine Struktur, bei der das Schwarze Loch innerhalb des Ereignishorizonts durchgehend mit Materie gefüllt ist - Mein Vorschlag, aufgrund der Zeitdilatation der Gravitation, die die Zeit verlangsamt / stoppt (z. B. eine Singularität wird sich nicht bilden, bis unendlich viel Zeit vergangen ist). Wenn die Antwort auf meine Frage zu diesem Thema hier richtig ist, sollten wir entweder Möglichkeit 2 oder 3 beobachten: Sammelt sich Materie direkt außerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs?

  3. Eine hohle Hülle mit Materie nur am / nahe dem äußeren Rand des Ereignishorizonts - Mein Vorschlag, kombiniert mit dem Verhalten der "Dampfblase", wie in einigen Antworten auf die verknüpfte Frage angedeutet.

Würden sich diese drei Möglichkeiten gravitativ auf beobachtbare Weise unterscheiden (z. B. durch Beobachtung umlaufender Sterne) oder wären sie von außen identisch? Wenn sie unterschiedliche Ergebnisse produzieren würden, würde ich gerne sehen, welches Ergebnis wir tatsächlich beobachten! Wir haben Sterne beobachtet, die das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie umkreisen. http://scitechdaily.com/astronomers-discover-star-orbiting-the-black-hole-at-center-of-the-milky-way/

Dies könnte mit der Einsteinschen Schwerkraft vollständig zusammenbrechen, aber in einem Newtonschen Modell gibt es keinen beobachtbaren Unterschied zwischen einer Hülle mit einheitlicher Masse und einem Punkt, der die gesamte Masse enthielt, ohne in die Hülle zu gehen. Eine Kugel ist dasselbe, weil sie aus einem Haufen Muscheln besteht.
Eine perfekte Kugel auf der Außenseite sollte dasselbe sein wie eine Punktsingularität in der Mitte, aber jede Abweichung wäre vom Orbit aus leicht erkennbar. Ob dies bedeuten würde, dass sich außen Materie bildet, die im Wesentlichen mit der Zeit einfriert, wenn die Zeitdilatation unendlich wird, oder ob es sich um eine Art ungleichmäßige Form im Inneren handelt, ich bin mir nicht sicher, ob dies unterschieden werden kann. Ich glaube nicht, dass wir es beobachten könnten, wenn Sterne um das SM-Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie kreisen. Sterne sind zu formbar. Wahrscheinlich bräuchten Sie dafür empfindliche Ausrüstung, die ein Schwarzes Loch umkreist.
Vielleicht wird eine der drei räumlichen Dimensionen am Ereignishorizont "aufgerollt" und verteilt alle einfallende Materie in einer zweidimensionalen "Blase". Außerdem führt dieses Phänomen möglicherweise dazu, dass die Raumzeit am Ereignishorizont endet, wodurch das Innere des Schwarzen Lochs wirklich nichts ist. Dies würde all die umständliche Physik darüber beseitigen, wie eine Singularität existieren kann.

Antworten (1)

Die Kommentare von @userLTK und @Lacklub sind korrekt.

Nehmen wir an, es gibt ein Objekt mit Radius R und Masse M , aus Newtonscher Sicht, wenn Sie sich auf einem anderen Radius befinden r , so dass r > R , dann gibt es keinen Unterschied in der Gravitationsfelderfahrung durch ein Objekt bei r wenn sich die Masse über eine Schale mit Radius ausbreitet R oder wenn es irgendwo dazwischen konzentriert ist r = 0 und r = R . GR tut nicht viel, um dies zu ändern, und tatsächlich, wenn r >> R , dann ist das Ergebnis natürlich genau das gleiche.

Nun zu Schwarzen Löchern, alles entnommen aus Wiki https://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole

Physikalische Eigenschaften "Die einfachsten statischen Schwarzen Löcher haben Masse, aber weder elektrische Ladung noch Drehimpuls ... Das bedeutet, dass es keinen beobachtbaren Unterschied zwischen dem Gravitationsfeld eines solchen Schwarzen Lochs und dem eines anderen kugelförmigen Objekts derselben Masse gibt."

Wenn Sie also außerhalb des Ereignishorizonts sind (nicht, dass Sie wüssten, wo es war), ist Ihre Erfahrung mit dem Schwarzen Loch die gleiche wie mit einem Planeten oder Stern dieser Masse.

Wieder aus demselben Wiki-Artikel:

Singularität „Im Zentrum eines Schwarzen Lochs, wie es von der allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben wird, liegt eine gravitative Singularität, ein Bereich, in dem die Raumzeitkrümmung unendlich wird … Es kann auch gezeigt werden, dass der singuläre Bereich die gesamte Masse der Lösung des Schwarzen Lochs enthält ".

Das „es kann gezeigt werden“ verweist auf Seite 204 von Carroll, Sean M. (2004). Raumzeit und Geometrie. Ich habe mein Exemplar gerade nicht bei mir, also kann ich es nicht nachschlagen, aber ich würde sagen, ich erinnere mich, dass ich damals in Carroll gelesen habe.

Lassen Sie mich zum Schluss noch hinzufügen, dass es kein Zurück mehr gibt, sobald etwas in den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs gelangt. Wir müssen uns also wirklich fragen, wie Informationen über das „Zeug“ innerhalb des Ereignishorizonts zu uns gelangen würden? Ich mag Ihre Idee, indirekte Beweise zu erhalten, und vielleicht werden Gravitationswellen etwas Licht in dieses Thema bringen, aber ich nehme an, es gibt keinen bekannten Weg, um direkten Zugang zu irgendetwas außerhalb des Ereignishorizonts zu erhalten.

"GR tut nicht viel, um das zu ändern". GR ändert daran nichts , es sei denn, die Masse dreht sich.
Könnten wir die Struktur eines Schwarzen Lochs verifizieren, indem wir ein umlaufendes Objekt beobachten?
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