Dank der Zeitdilatation sieht ein entfernter Beobachter, der einen Menschen beim Sturz in ein Schwarzes Loch beobachtet, nur, dass er sich asymptotisch dem Ereignishorizont nähert. Wie also werden Schwarze Löcher jemals größer?
Im Bezugsrahmen des Schwarzen Lochs (falls es so etwas gibt) wird der Mensch tatsächlich vom Schwarzen Loch absorbiert. Aber die Informationen werden den Beobachter niemals erreichen, da jedes Photon, das hinter dem Ereignishorizont (der nicht die Oberfläche des Schwarzen Lochs ist) emittiert wird, den Beobachter niemals erreichen wird.
Ich glaube nicht, dass hier ein Paradoxon vorliegt: Der einfallende Beobachter wird beobachten, wie er den Horizont passiert. Der Beobachter im Unendlichen sieht dies nicht, aber er wird mit der Zeit feststellen, dass sich die Region, aus der er niemals Signale empfängt, erweitert hat.
Diese Frage taucht häufig auf, und ich denke, sie veranschaulicht einen interessanten Aspekt von GR. Was genau bedeutet die Frage "Wie akkumulieren Schwarze Löcher Masse?" bedeuten?
In GR machen die meisten Fragen keinen Sinn, es sei denn, Sie geben an, nach welchem Beobachter Sie fragen, oder ob Sie eine vom Beobachter unabhängige Antwort wünschen. Bei Objekten, die in ein Schwarzes Loch fallen, ist die beobachterunabhängige Antwort einfach, da die Geodäte eines Objekts, das in ein Schwarzes Loch fällt, leicht zu berechnen ist. Sehen Sie sich jedes einführende GR-Lehrbuch an, oder wenn Sie eine neue Frage dazu stellen möchten, poste ich gerne die Details.
Aber die meisten Leute, die diese Frage stellen, haben einen Beobachter im Sinn, und typischerweise ist es der Schwarzschild-Beobachter, dh der Beobachter, der stationär im Unendlichen sitzt (oder weit genug entfernt ist, um effektiv unendlich weit entfernt zu sein). In diesem Fall haben Sie recht damit, dass dieser Beobachter niemals sehen wird, wie ein Objekt den Ereignishorizont erreicht, aber dann wird der Schwarzschild-Beobachter niemals die Form des Schwarzen Lochs sehen.
Was der Schwarzschild-Beobachter tun kann, ist die Krümmung in einer Entfernung ungleich Null vom Ereignishorizont zu messen und daraus zu schließen, dass das Schwarze Loch existieren muss. Wenn der Beobachter dies tut, dann etwas Masse in das Schwarze Loch wirft und die Krümmung erneut misst, stellt er fest, dass sie zugenommen hat. Daraus können sie schließen, dass die Masse des Schwarzen Lochs zugenommen hat, dh das Schwarze Loch hat an Masse zugenommen.
Es ist verlockend, übermäßig philosophisch zu werden und zu fragen, was wir mit "existieren" meinen, aber ich denke, dieser Versuchung sollte widerstanden werden, solange die unabhängige Berechnung des Betrachters ein klares Ergebnis liefert. Wenn ich Messungen an einem Objekt durchführe und diese Messungen mit der Schwarzschild-Metrik eines Schwarzen Lochs übereinstimmen, dann denke ich, dass ich zu dem Schluss berechtigt bin, dass das Objekt ein Schwarzes Loch ist.
Erstens beantwortet die bloße Berücksichtigung des Verhaltens von einfallender Materie in einer Schwarzschild-Metrik nicht direkt die Frage "Wie können sie möglicherweise wachsen?" Frage, da diese Metrik ein unveränderliches "ewiges" Schwarzes Loch mit konstanter Masse beschreibt. Das andere Problem ist, dass der traditionelle Ereignishorizont, der oft als das bestimmende Merkmal des Schwarzen Lochs bezeichnet wird, nur im Kontext des Gesamtbildes der Raumzeit sinnvoll ist, dh einschließlich seiner vollständigen Zeitentwicklung. Dies liegt daran, dass der EH als die Grenze der Region definiert ist, in der Photonen nicht in die zukünftige Null-Unendlichkeit entkommen können, und wir nicht sicher wissen, dass ein Photon so entkommen kann, bis wir ein Bild des Ganzen haben Raumzeit vor uns ausgebreitet.
Aus diesem Grund haben die Menschen andere, lokalere (dh nicht die gesamte Raumzeit erfordernde) Definitionen von Schwarzen Löchern in Betracht gezogen, die auf Einfanghorizonten und dynamischen Horizonten basieren. Hier ist eine Referenz, die einen dynamischen Horizont beschreibt. In dieser Ref-Abb. 4 zeigt ein Penrose-Diagramm der Vaidya-Raumzeit, in dem einfallende Strahlung den dynamischen Horizont wachsen lässt. Überraschenderweise reicht der traditionelle Ereignishorizont jedoch sogar bis in die flache (blaue) Region zurück. Im rechten Bild hört der Strahlungseinfall bei auf und von da an sieht das Schwarze Loch wie ein Schwarzschild-Schwarzes Loch aus.
Weitere Informationen zum Vaidya-Schwarzschild-Szenario finden Sie hier und eine allgemeine Behandlung verschiedener Optionen zur Horizontdefinition hier .
charvey