Singularidad del anillo - Ring singularity
Una singularidad de anillo o ringularity es la singularidad gravitacional de un agujero negro en rotación , o un agujero negro de Kerr , que tiene forma de anillo.
Descripción de una singularidad de anillo
Cuando un cuerpo esférico no giratorio de un radio crítico colapsa bajo su propia gravitación bajo la relatividad general, la teoría sugiere que colapsará en un solo punto. Este no es el caso de un agujero negro giratorio (un agujero negro de Kerr ). Con un cuerpo fluido en rotación, su distribución de masa no es esférica (muestra un abultamiento ecuatorial ) y tiene momento angular . Dado que un punto no puede soportar la rotación o el momento angular en la física clásica (la relatividad general es una teoría clásica), la forma mínima de la singularidad que puede soportar estas propiedades es, en cambio, un anillo con espesor cero pero radio distinto de cero, y esto se conoce como como una ringularidad o singularidad de Kerr.
Los efectos de arrastre de marco rotacional de un agujero giratorio , descritos por la métrica de Kerr , hacen que el espacio-tiempo en las proximidades del anillo sufra una curvatura en la dirección del movimiento del anillo. Efectivamente, esto significa que diferentes observadores colocados alrededor de un agujero negro de Kerr a quienes se les pide que apunten al centro de gravedad aparente del agujero pueden apuntar a diferentes puntos del anillo. Los objetos que caen comenzarán a adquirir un momento angular del anillo antes de que realmente lo golpeen, y la trayectoria tomada por un rayo de luz perpendicular (inicialmente viajando hacia el centro del anillo) se curvará en la dirección del movimiento del anillo antes de intersecarse con el anillo.
Traversabilidad y desnudez
Un observador que cruza el horizonte de eventos de un agujero negro sin rotación y sin carga (un agujero negro de Schwarzschild ) no puede evitar la singularidad central, que se encuentra en la línea del mundo futuro de todo lo que se encuentra dentro del horizonte. Por tanto, no se puede evitar la espaguetificación por las fuerzas de marea de la singularidad central.
Esto no es necesariamente cierto con un agujero negro de Kerr. Un observador que cae en un agujero negro de Kerr puede evitar la singularidad central haciendo un uso inteligente del horizonte de eventos interno asociado con esta clase de agujero negro. Esto hace que sea teóricamente (pero probablemente no prácticamente) posible que el agujero negro de Kerr actúe como una especie de agujero de gusano , posiblemente incluso como un agujero de gusano atravesable.
La singularidad de Kerr como un agujero de gusano de "juguete"
La singularidad de Kerr también se puede utilizar como una herramienta matemática para estudiar el "problema de la línea de campo" del agujero de gusano. Si una partícula pasa a través de un agujero de gusano, las ecuaciones de continuidad del campo eléctrico sugieren que las líneas de campo no deben romperse. Cuando una carga eléctrica pasa a través de un agujero de gusano, las líneas del campo de carga de la partícula parecen emanar de la boca de entrada y la boca de salida gana un déficit de densidad de carga debido al principio de Bernoulli . (Para la masa, la boca de entrada gana densidad de masa y la boca de salida tiene un déficit de densidad de masa). Dado que una singularidad de Kerr tiene la misma característica, también permite estudiar este tema.
Existencia de singularidades de anillo
Generalmente se espera que, dado que el colapso habitual a una singularidad puntual bajo la relatividad general implica condiciones arbitrariamente densas, los efectos cuánticos pueden volverse significativos y evitar la formación de la singularidad ("fuzz cuántico"). Sin efectos gravitacionales cuánticos, hay buenas razones para sospechar que la geometría interior de un agujero negro en rotación no es la geometría de Kerr. El horizonte de eventos interno de la geometría de Kerr probablemente no sea estable, debido al infinito desplazamiento hacia el azul de la radiación que cae. Esta observación fue apoyada por la investigación de agujeros negros cargados que exhibieron un comportamiento similar de "cambio infinito al azul". Si bien se ha realizado mucho trabajo, el colapso gravitacional realista de objetos en agujeros negros giratorios y la geometría resultante continúa siendo un tema de investigación activo.
Ver también
Otras lecturas
- Thorne, Kip , Black Holes y Time Warps: el indignante legado de Einstein , WW Norton & Company; Edición de reimpresión, 1 de enero de 1995, ISBN 0-393-31276-3 .
- Matt Visser , Agujeros de gusano de Lorentz: de Einstein a Hawking (AIP press, 1995)