Mein Verständnis der allgemeinen Relativitätstheorie ist bestenfalls rudimentär, also sei bloß mit mir und korrigiere mich, wo nötig. Außerdem wird jede Mathematik in der Erklärung geschätzt, aber versuchen Sie, die Antwort auch für Anfänger wie mich intuitiv zu halten :)
Sind Schwarze Löcher nicht nur Neutronen-Quark-Sterne, die zumindest geringfügig über den zugehörigen Swartzschild-Radius hinaus komprimiert sind?
Wenn ich einen Stern durch ein ebenso massereiches Schwarzes Loch ersetzen würde, würde ich nach meinem Verständnis der allgemeinen Relativitätstheorie feststellen, dass die Raum-Zeit-Krümmung von der Grenze, wo sich die Oberfläche des Sterns befand, und darüber hinaus gleich bleiben sollte, und ich sollten auch feststellen, dass die Raumzeit in der Region zwischen der Grenze und dem Ereignishorizont weiterhin so gekrümmt sein sollte, dass die Krümmung an der Grenze kontinuierlich ist. Wenn ich die Krümmung bis zum Massenmittelpunkt weiter sondiere/berechne, würde ich feststellen, dass sie ins Unendliche wächst, aber warum sollte ich dies tun können, ohne auf eine räumliche Grenze zu stoßen?
Betrachten Sie Neutronen- oder Quarksterne (falls letztere existieren), bei denen der Entartungsdruck verhindert, dass die Materie weiter komprimiert wird. Es ist auch so, dass, wenn ein solcher Stern eine bestimmte Massenschwelle überschreiten würde, der Swartzschild-Radius größer werden würde als der Radius des Sterns, was zu einem Schwarzen Loch führen würde.
Ich habe also die Intuition, dass es fair wäre anzunehmen, dass wir, wenn ein Kern eines Sterns massiv genug ist, um in ein Schwarzes Loch zu kollabieren, immer noch damit rechnen sollten, seine gesamte Masse so stark komprimiert zu finden, wie es der Entartungsdruck zulässt - Wir könnten es einfach nicht beobachten, da diese Masse im Ereignishorizont eingeschlossen ist. Dies würde auch bedeuten, dass die Frage nach der Raum-Zeit-Krümmung im Zentrum der Masse (wo das Ergebnis unendlich ist) sinnlos ist, da die entartete Masse eine räumliche Grenze darstellt, jenseits derer man die Krümmung nicht untersuchen kann.
Ist das vernünftig? Gibt es Löcher in meiner Intuition? Ich bin vor allem neugierig auf dieses Szenario, weil ich Physiker nie darüber reden höre (und ich nehme an, es gibt einen Grund :)).
Bonusfrage: Wenn dieses Szenario plausibel ist, würde das bedeuten, dass Hawking-Strahlung dazu führen sollte, dass sich ein Schwarzes Loch irgendwann während der Verdunstung in einen Neutronenstern „verwandelt“?
Der Hauptfehler in Ihrer Intuition ist, dass es, sobald Sie sich innerhalb des Ereignishorizonts befinden, keinen Druck oder keine Kraft mehr gibt, die Sie davon abhalten können, sich weiter nach innen zu bewegen. (Es kann gezeigt werden, dass die Kraft, die erforderlich ist, um etwas auf einem konstanten Radius zu halten, unendlich wird, wenn Sie sich dem Ereignishorizont nähern, und näher am Schwarzen Loch ist es einfach unmöglich, auf einem konstanten Radius zu bleiben.) Sie können es also nicht sagen, dass der Entartungsdruck die Oberfläche des Sterns innerhalb des Ereignishorizonts auf einem konstanten Radius halten kann. Kein noch so großer Entartungsdruck kann die Teilchen im Stern davon abhalten, bis zu einem Punkt zusammenzubrechen.
Nein. Neutronensterne (und Quarksterne, falls vorhanden) sind keine Schwarzen Löcher. Es gibt viele Beobachtungs- und theoretische Unterschiede. Einige Beispiele:
Der Radius eines Neutronensterns ist größer als der Schwarzschild-Radius. Das Verhältnis zwischen dem Schwarzschild-Radius des Neutronensterns und dem zweifachen Radius des Neutronensterns wird Neutronenstern- Kompaktheit genannt . Wenn der Neutronenstern ein Schwarzes Loch wäre, wäre die Kompaktheit 0,5, und größere Neutronensterne haben kleinere Kompaktheiten. Die Kompaktheit eines 1,4-Masse-Neutronensterns ohne Spin (der "kanonische" Neutronenstern) ist nicht genau bekannt, da sie von der Zustandsgleichung dichter Kernmaterie abhängt, die wir nicht kennen, aber in den meisten realistischen Modellen vorhergesagt wird im Bereich von 0,1–0,2 liegen; sicherlich viel weniger als 0,5.
Benutzer306056
Yuval Weissler
QMechaniker