Singularidad de anillo

Una singularidad anular o ringularidad es la singularidad gravitacional de un agujero negro en rotación , o un agujero negro de Kerr , que tiene forma de anillo. ^{[ 1 ]}

Según la relatividad general , cuando un cuerpo esférico no giratorio de radio crítico colapsa bajo su propia gravedad , la teoría sugiere que se convertirá en un punto único de dimensión cero. Esto no ocurre con un agujero negro en rotación (un agujero negro de Kerr ). En un cuerpo fluido en rotación, la distribución de masa no es esférica (presenta un abultamiento ecuatorial ) y posee momento angular . Dado que un punto no puede soportar rotación ni momento angular en la física clásica (siendo la relatividad general una teoría clásica), la forma mínima de la singularidad que puede soportar estas propiedades es un anillo bidimensional de espesor cero pero radio distinto de cero, conocido como singularidad anular o singularidad de Kerr.

Los efectos de arrastre de marco rotacional de un agujero negro en rotación , descritos por la métrica de Kerr , provocan que el espaciotiempo en las proximidades del anillo se curve en la dirección de su movimiento. Esto significa que distintos observadores situados alrededor de un agujero negro de Kerr, a quienes se les pide que señalen el centro de gravedad aparente del agujero , pueden señalar distintos puntos del anillo. Los objetos en caída libre comenzarán a adquirir momento angular del anillo antes de impactarlo, y la trayectoria de un rayo de luz perpendicular (que inicialmente se dirige hacia el centro del anillo) se curvará en la dirección del movimiento del anillo antes de intersecarlo.

Un observador que cruza el horizonte de sucesos de un agujero negro no giratorio y sin carga (un agujero negro de Schwarzschild ) no puede evitar la singularidad central, que se encuentra en la futura línea de universo de todo lo que está dentro de ese horizonte. Por lo tanto, es imposible evitar la espaguetización provocada por las fuerzas de marea de la singularidad central.

Esto no es necesariamente cierto en el caso de 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 sucesos interno asociado a esta clase de agujeros negros. Esto hace que, teóricamente (aunque poco probable en la práctica), ^{[ 2 ]} sea posible que el agujero negro de Kerr actúe como una especie de agujero de gusano , posiblemente incluso un agujero de gusano transitable. ^{[ 3 ]}

La singularidad de Kerr también puede utilizarse como herramienta matemática para estudiar el problema de las líneas de campo en los agujeros de gusano. Si una partícula atraviesa un agujero de gusano, las ecuaciones de continuidad del campo eléctrico sugieren que las líneas de campo no deberían romperse. Cuando una carga eléctrica pasa por un agujero de gusano, las líneas de campo de carga de la partícula parecen emanar de la boca de entrada, mientras que la boca de salida experimenta un déficit de densidad de carga debido al principio de Bernoulli . (En el caso de la masa, la boca de entrada gana densidad de masa y la boca de salida sufre un déficit). Dado que la singularidad de Kerr presenta la misma característica, también permite estudiar este problema.

En general, se espera que, dado que el colapso habitual a una singularidad puntual bajo la relatividad general implica condiciones arbitrariamente densas, los efectos cuánticos puedan volverse significativos e impedir la formación de la singularidad ("difuminación cuántica"). Sin efectos gravitacionales cuánticos, hay buenas razones para sospechar que la geometría interna de un agujero negro en rotación no es la geometría de Kerr. El horizonte de sucesos interno de la geometría de Kerr probablemente no sea estable, debido al desplazamiento al azul infinito de la radiación que cae. ^{[ 4 ]} Esta observación fue respaldada por la investigación de agujeros negros cargados que exhibieron un comportamiento similar de "desplazamiento al azul infinito". ^{[ 5 ]} Si bien se ha hecho mucho trabajo, el colapso gravitacional realista de objetos en agujeros negros en rotación, y la geometría resultante, continúa siendo un tema de investigación activo. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

• Agujero negro
• electrón de agujero negro
• Singularidad gravitacional
• Geon (física)

• Thorne, Kip (1995). Agujeros negros y distorsiones temporales: El legado escandaloso de Einstein . Nueva York: WW Norton & Company . ISBN 978-0-393-31276-8.
• Visser, Matt (1995). Agujeros de gusano lorentzianos: De Einstein a Hawking . Woodbury: American Institute of Physics . ISBN 978-1-56396-394-0.