Agujeros de gusano
Schwarzschild agujero de gusano
La métrica de Schwarzschild admite raíz cuadrada negativa, así como soluciones de raíz cuadrada positiva de la geometría.
La geometría de Schwarzschild completo consiste en un agujero negro, un agujero negro, y dos universos conectados en sus horizontes por un agujero de gusano.
La solución negativa raíz cuadrada dentro del horizonte representa un agujero negro. Un agujero negro es un agujero negro corriendo hacia atrás en el tiempo.Al igual que los agujeros negros tragan cosas irremediablemente, lo mismo ocurre con los agujeros blancos les escupa. Los agujeros blancos no puede existir, ya que violaría la segunda ley de la termodinámica.
La relatividad general es simétrica tiempo. No sabe nada de la segunda ley de la termodinámica, y que no sabe acerca de qué manera causa y efecto ir. Pero lo que hacemos.
La solución negativa raíz cuadrada fuera del horizonte representa otro universo. El agujero de gusano que une los dos universos separados se conoce como el puente de Einstein-Rosen.
¿Es agujeros de gusano de Schwarzschild existe realmente?
Los agujeros de gusano de Schwarzschild ciertamente existen como soluciones exactas de las ecuaciones de Einstein.
Sin embargo:
Cuando una estrella colapsa realista a un agujero negro, no produce un agujero de gusano (ver Collapse a un Agujero Negro );
La geometría de Schwarzschild completa incluye un agujero negro, lo cual viola la segunda ley de la termodinámica (véase más arriba);
Incluso si un agujero de gusano de Schwarzschild se formaron de alguna manera, sería inestable y volar aparte (ver Inestabilidad del agujero de gusano de Schwarzschild a continuación).
Kruskal-Szekeres diagrama espacio-tiempo de agujero de gusano
El sistema de coordenadas de Kruskal-Szekeres está dispuesto de manera que las líneas de universo de radialmente que cae ( amarillo ) y salientes ( ocre rayos de luz) se encuentran a 45 o .
El agujero blanco es la región en la parte inferior del diagrama, delimitada por las dos rojo antihorizons. El agujero negro es la región en la parte superior del diagrama, limitada por los dos de color rosa-rojo horizontes. Ambos agujeros blancos y el negro tienen singularidades en sus centros, el cyan líneas. Las regiones de la izquierda y la derecha fuera de los horizontes son los dos universos. Los dos universos se unen por un agujero de gusano, la región del espacio-tiempo entre el agujero negro y las singularidades de los agujeros negros.
Mientras los habitantes de los dos universos permanecen fuera de los horizontes, no pueden reunirse o comunicarse unos con otros. Sin embargo, los habitantes se reúnen después de caer en el agujero negro. Habiéndose reunido, también se reunirá pronto con la singularidad.
Compare estos diagramas espacio-tiempo de Kruskal la geometría de Schwarzschild:
Diagrama de Kruskal espacio-tiempo de la geometría de Schwarzschild completa, mostrando un agujero negro, un agujero negro, y dos universos conectados por un agujero de gusano . Este es el diagrama spacetime ilustrado anteriormente.
Diagrama de Penrose del agujero de gusano de Schwarzschild
La inestabilidad del agujero de gusano de Schwarzschild
El diagrama de la incrustación de la ilustrada Schwarzschild agujero de gusano en la parte superior de la página parece mostrar un agujero de gusano estática. Sin embargo, esto es una ilusión de que el sistema de coordenadas de Schwarzschild, que es de mal comportamiento en el horizonte.
El diagrama de Kruskal spacetime revela que en realidad el agujero de gusano de Schwarzschild es dinámico e inestable. . La tremenda gravedad impulsa el agujero de gusano tanto a alargado a lo largo de su longitud, y para encoger sobre su medio Vea dos agujeros blancos fusionarse, formar un agujero de gusano, a continuación, se descomponen en dos agujeros negros (52K GIF
película) , o la misma película, de doble tamaño en la pantalla (igual GIF 52K) .Los amarillos flechas indican la direccionalidad de los horizontes. Una persona (o la señal) puede pasar a través de un horizonte sólo en la dirección de la flecha, no a la inversa.
Hay una cierta arbitrariedad a las formas de los diagramas de incrustación - la geometría espacial en un momento dado 'tiempo' depende de lo que decida la etiqueta con el tiempo, ¿cómo se mire espacio-tiempo en hipersuperficies de tiempo constante. El recuadro muestra el corte de los diagramas de incrustación adoptado aquí, dibujados en el diagrama de Kruskal spacetime.
Imposible pasar por el agujero de gusano
Por desgracia, es imposible que un viajero a pasar a través del agujero de gusano de un universo a otro. Un viajero puede pasar a través de un horizonte sólo en una dirección, indicada por las amarillas flechas. En primer lugar, el viajero debe esperar hasta que los dos agujeros blancos se han fusionado, y se reunió con sus horizontes.El viajero puede entonces entrar a través de un horizonte. Pero habiendo entrado, el viajero no puede salir, ya sea a través de ese horizonte o a través del horizonte en el otro lado. El destino del viajero que se aventura en es morir en la singularidad que se forma a partir del colapso del agujero de gusano.
El viajero sin embargo, puede ver las señales de luz del otro universo.
La región atrapada entre los dos horizontes es el bubble Schwarzschild encontró en el viaje hacia el agujero negro.
Una mirada a través del agujero de gusano
Supongamos, a pesar de las objeciones, que nuestro Universo se une a otro universo a través de un agujero de gusano de Schwarzschild. ¿Qué veríamos?
He aquí un vistazo a través del agujero de gusano en el otro universo, visible a través de la superficie de Schwarzschild todavía por delante y por debajo de nosotros.Estamos en el 0,35 radios de Schwarzschild de la singularidad central. Compare esto con la vista normal . Para simplificar, he supuesto que el Universo contiene estrellas otra exactamente igual al nuestro, así que es un poco como mirar a través de un espejo distorsionado.
Sólo después de caer a través del horizonte del agujero negro, podemos ver el otro universo a través de la garganta del agujero de gusano. Nunca somos capaces de entrar en el otro universo, y la pena por ver es la muerte en la singularidad.
Sería temerario intentar este experimento fatal con la esperanza de vislumbrar otro Universo. Como se ve en la siguiente sección, cuando una estrella colapsa realista para formar un agujero negro, no produce un agujero de gusano.
29 de mayo 1998 actualización. Vaya, hay otra serie de líneas de la cuadrícula que faltan en esta imagen, y en la película a continuación. A través de la boca ( rosa ) del agujero de gusano, debemos ser capaces de ver la superficie del agujero negro como se ve en el otro universo, curvada en nuestra opinión por la gravedad del agujero negro, del mismo modo que podemos ver la superficie ( rojo ) del agujero negro en nuestro propio Universo a través de la pantalla formada por la superficie exterior de Schwarzschild ( blanco ). Yo lo arreglaré cuando llegue el momento.
Caer en un agujero de gusano
Caer en un agujero de gusano (185K GIF película) . Esta película es la misma que la caída de la singularidad del agujero negro película, pero ahora con otro Universo, visible pero inalcanzable, al otro lado del horizonte.
Al hacer clic sobre la imagen que da una versión de doble tamaño de la misma película (185K GIF mismo, misma resolución, sólo dos veces más grande en la pantalla).
La estabilización de un agujero de gusano con materia exótica
En principio, un agujero de gusano podría ser estabilizado por enhebrar su garganta con 'materia exótica ". En el agujero de gusano estable a la izquierda, la materia exótica forma una delgada cáscara esférica (que aparece en el diagrama como un círculo, como el diagrama de incrustación es una representación 2-dimensional de la geometría del espacio 3-dimensional del agujero de gusano).
La cáscara de materia exótica tiene masa negativa y la presión superficial positiva. La masa negativo asegura que la garganta del agujero de gusano se encuentra fuera del horizonte, por lo que los viajeros pueden pasar a través de él, mientras que la presión superficial positiva evita que el agujero de gusano se derrumbe.
En la relatividad general, uno es libre de especificar cualquier geometría se preocupa de imaginar para spacetime, pero entonces las ecuaciones de Einstein especificar cuál es el contenido de energía-impulso de la materia en ese espacio-tiempo debe ser el fin de producir esa geometría. Genéricamente, los agujeros de gusano requieren materia masa exótico negativo en sus gargantas, con el fin de ser traversible.
Si bien la noción de masa negativa es ciertamente extraño, las fluctuaciones del vacío cerca de un agujero negro son exóticas, la materia exótica, así que quizás no es del todo imposible.