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El colapso de una esfera uniforme, sin presión de un agujero negro
La película (137K GIF) , o la misma película, el doble de tamaño de la pantalla (igual GIF 137K) , muestra el colapso de una esfera uniforme, sin presión de la materia que las caídas libres desde velocidad cero en el infinito. El momento en que la película es correcta (a diferencia de los tiempos en el `` Caer en un Agujero Negro película''). Observamos el colapso de una distancia de seguridad de 10 radios de Schwarzschild.
La rejilla exterior es la superficie de la esfera colapsando. La rejilla interior muestra una capa en la mitad (hice la esfera transparente para que pueda ver adentro). Los colores cambiantes mostrar cómo la materia que cae se convierte en corrimiento al rojo.
La geometría fuera de la esfera es la geometría de Schwarzschild. La geometría dentro de la esfera uniforme es, curiosamente, el mismo Friedmann-Robertson-Walker geometría que describe el universo en expansión, con la excepción de que el Universo `'aquí está colapsando. El hecho de que el colapso comenzó a partir de la velocidad cero en el infinito significa que la geometría interior es plana, y la densidad de la esfera es la densidad crítica.
El colapso de una estrella real a un agujero negro, por supuesto, mucho más complicado que el de la esfera uniforme, sin presión se muestra aquí.
Imagen de la esfera colapsado
A pesar de que la esfera se ha desplomado hasta un punto desde su propio punto de vista, un observador externo (como nosotros) ve la esfera parece congelarse en su horizonte, cada vez más y más hacia el rojo, y más y más débil.
Las imágenes de capas a diferentes niveles parecen fundirse juntos en una sola superficie, el horizonte.
Conforme pasa el tiempo, las imágenes de capas desde cerca del centro de la esfera y ampliar también fusionarse con las imágenes de las capas externas (la película anterior no muestra este, porque era demasiado confuso para incluir más de dos capas, pero la película a continuación sirve para ilustrar cómo las imágenes de las capas interiores se expanden y se funden con capas externas).La fusión de las imágenes de capas internas nunca incluye el punto central en sí, que todavía aparece (muy desplazada hacia el rojo) como un punto en el centro de la esfera.
Respuesta a la pregunta de cuestionario 9 : La estrella en colapso hace realidad dentro del horizonte, aunque un observador externo ve el congelamiento estrella en el horizonte. La congelación se puede considerar como un efecto de luz viaje en el tiempo. Como se describe aquí , el espacio puede considerarse comprendido dentro del agujero negro, llegando a la velocidad de la luz en el horizonte, y superior a la velocidad de la luz en el interior del horizonte. Así, los fotones que son exactamente en el horizonte y señaló hacia arriba, verticalmente colgar allí para siempre, su movimiento hacia el exterior a través del espacio a la velocidad de la luz se cancela por el flujo hacia el interior del espacio a la velocidad de la luz. De ello se desprende que se necesita un tiempo infinito la luz en viajar desde el horizonte hacia el mundo exterior. La estrella se colapse en realidad: sólo se necesita un tiempo infinito para la información que se ha venido abajo para llegar al mundo exterior.
Respuesta a la pregunta de cuestionario 10 : La gravedad no es escapar de un agujero negro. La gravedad se mueve a la velocidad de la luz, y no se puede obtener desde el interior del horizonte hacia el mundo exterior. La gravedad que siente una persona fuera de un agujero negro es la gravedad de las cosas que hace mucho tiempo cayó en el agujero negro.
Una corteza esférica de materia cae hacia el agujero negro
La película (106K GIF) , o la misma película, el doble de tamaño de la pantalla (igual GIF 106K) , muestra una fina capa esférica de materia que cae hacia un agujero negro - tal vez el mismo agujero negro que se derrumbó encima. La masa de la concha fina aquí es 1/2 de la masa inicial del agujero negro. El radio del horizonte de los agujeros negros aumenta en proporción a su masa, por lo que se amplía en un 50% durante el colapso.
Nosotros, el observador externo, permanece estacionario durante el colapso. El horizonte del agujero negro no se expande porque estamos cada vez más cerca, sino porque la cáscara de la materia que cae distorsiona la imagen del agujero negro debajo de ella cada vez más.
Los colores cambiantes mostrar cómo la materia que cae se convierte en corrimiento al rojo.
Respuesta a la pregunta de cuestionario 11 : Cuando la masa de un agujero negro se incrementa, ¿el horizonte parecen engullir cosas que anteriormente fracasó? Cosas que previamente No. fracasó sigue apareciendo congelado y desplazada hacia el rojo en el horizonte. Como el horizonte se expande, parece llevar el material congelado, desplazada hacia el rojo hacia el exterior de la misma.
Eddington-Finkelstein diagrama espacio-tiempo de la esfera colapso
Este diagrama Eddington-Finkelstein spacetime ilustra el colapso de la esfera uniforme, sin presión de la masa de un agujero negro.
Como de costumbre, la Finkelstein coordenada radial r es el radio circunferencial, se define de modo que la circunferencia apropiada de una esfera con un radio r es 2 pi r , mientras que la coordenada de tiempo Finkelstein se define de modo que los rayos de luz que cae radialmente ( amarillo líneas) se mueven en 45 o en el diagrama de espacio-tiempo.
El blanco línea muestra la línea de mundo de la superficie de la esfera colapso. La rosa roja es la línea de horizonte absoluto. El horizonte absoluta se define como la superficie desde el interior de la cual los fotones no puede escapar al exterior. El horizonte de radio comienza en cero, y se mueve hacia afuera hasta que abarca la superficie de la esfera colapsando.
Se forma una singularidad ( cian línea) dentro del horizonte cuando la esfera se ha derrumbado a radio cero.
Las moradas oscuras líneas son líneas de constante de tiempo fuera de la esfera de Schwarzschild colapsando, y de la constante de Friedmann-Robertson-Walker tiempo dentro de la esfera colapso. Las verticales de color azul oscuro líneas son líneas de radio circunferencial constante. La línea de radio cero antes de las formas de singularidad se dibuja en azul brillante .
Comparar este diagrama espacio-tiempo para el diagrama Eddington-Finkelstein espacio-tiempo de la llanura geometría de Schwarzschild .
Vea el diagrama flip Finkelstein spacetime entre Schwarzschild y el colapso de geometrías esfera (15K GIF) , o mismo lado, de doble tamaño en la pantalla .
Kruskal-Szekeres diagrama espacio-tiempo de la esfera colapso
¿Es verdaderos agujeros negros tienen agujeros de gusano como la geometría de Schwarzschild? No. Esto puede verse al estudiar el diagrama de Kruskal spacetime a la izquierda. Comparar este diagrama spacetime Kruskal al diagrama de Kruskal espacio-tiempo de la geometría de Schwarzschild, que contiene un agujero negro, un agujero negro, y dos universos conectados por un agujero de gusano .
El diagrama de Kruskal la geometría de Schwarzschild se lo mostró a poseer no sólo un horizonte normal, sino también un antihorizon, más allá de lo que había, supuestamente, otro Universo. El diagrama de Kruskal colapso de la esfera muestra que un horizonte normal ( de color rosa-rojo línea) las formas, pero no hay ninguna antihorizon. En lugar de un antihorizon hay sólo la superficie de la esfera se hunde ( blanco línea), dentro del cual se encuentra el interior de la esfera, todo el camino hacia abajo a cero radio ( azul brillante línea). No hay ningún agujero negro, sin segundo universo misterioso, y agujeros de gusano no.
Reloj Finkelstein se transforman en Kruskal (40K GIF) , o mismo morph, de doble tamaño en la pantalla (igual 40K GIF) .El colapso de un agujero negro real, por supuesto, ser más complicado que esto. Sin embargo, la conclusión es que el agujero de gusano de Schwarzschild es un artefacto de la idealizada geometría de Schwarzschild, y no ocurriría en la realidad.
Diagrama de Penrose de la esfera colapso
Este es un diagrama de Penrose de la caída de la esfera a un agujero negro.
No hay antihorizon. El borde izquierdo del diagrama de Penrose, en azul brillante , marca el centro de la esfera, en radio cero. Normalmente la gente trazar la línea vertical de radio cero, pero lo dejé pasar la línea donde la transformación de coordenadas Kruskal a Penrose se lo llevó.
Reloj Kruskal transformarse en Penrose (74K GIF) , o mismo morph, de doble tamaño en la pantalla (igual GIF 74K) . Este diagrama de Penrose el mismo que el anterior, pero con la estrella colapsó cuatro unidades de tiempo de Schwarzschild (4 r s / c ) otras en el pasado. A medida que pasa el tiempo, el diagrama de Penrose se parece cada vez más el diagrama de Penrose de la geometría de Schwarzschild . El antihorizon de la geometría de Schwarzschild se sustituye por el exponencialmente oscurecimiento, imagen corrimiento al rojo de la estrella en colapso, se congelaron a lo que parece ser el horizonte.
Breve historia de los diagramas de spacetime
Esto es para ti.
La animación de la izquierda muestra una secuencia completa de diagramas spacetime de Schwarzschild, a Finkelstein, a Finkelstein con una estrella en colapso, a prueba de Kruskal, a Penrose, a Penrose años de edad.
Pasar el ratón sobre la animación da fotogramas clave de la animación.
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