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Buracos negros não têm estomago II

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Buracos negros não têm estomago II

Mensagem por Bosco em 8th Setembro 2017, 02:53

Prezados,

Já havia aqui publicado neste mesmo setor o artigo de mesmo nome, mas fiz depois disso alguns ajustes necessários, editei várias partes, e por isto estou publicando esta nova edição que ao meu ver ficou ainda mais clara e objetiva em toda a sua argumentação.
Convido a todos aqueles que já leram o primeiro artigo, que leiam este também.

BURACOS NEGROS NÃO TÊM ESTÔMAGO II -  

Porque um buraco negro não teria nada dentro?

A proposta está organizada e exposta em 4 argumentos, e 2 hipóteses conforme segue:

Os argumentos e hipóteses concordam com a noção que já temos atualmente, de que buracos negros são regiões de concentração muito  intensa de gravidade,  mas  de forma inédita, propõem que a posição da origem que emana esta energia ou massa total respectiva não esteja centrada numa singularidade de densidade infinita, mas sim distribuída esférica e simetricamente apenas sobre a superfície que hoje chamamos horizonte de eventos, formando ali uma casca esférica gravitacional que por consequência não pode ter nada dentro.

Argumento I - Os buracos negros são regiões vazias porque um campo gravitacional qualquer que seja, nunca alcança intensidade infinita (HIPÓTESE 1). A intensidade do campo gravitacional de um buraco negro também é limitada, e alcança o seu valor máximo somente junto ao horizonte de eventos. O que limita a intensidade da gravidade é a velocidade máxima para as interações físicas cujo valor é c, conforme a Teoria de Relatividade. Se um campo não pode reagir numa velocidade superior a esta, então este é o limite da sua atuação. Por isto é incoerente se considerar que um campo gravitacional continue a se intensificar além do horizonte de eventos, onde a velocidade máxima de interação ou escape já é c.

Argumento II - Se num buraco negro a  intensidade de seu campo gravitacional é limitada e atinge  o valor máximo somente junto à sua superfície conforme a hipótese 1, então a distribuição da origem desta energia gravitacional que  gera este fenômeno, deverá ocorrer apenas sobre o seu horizonte de eventos,  de forma simétrica, e por consequência formará ali uma casca esférica de pura gravidade (HIPÓTESE 2). No interior desta superfície esférica então, a gravidade ou a curvatura espaço-tempo deixará de existir pois estará anulada, retificada ou plana, cujo efeito impede a formação de diferença de potencial. Tal como no interior de uma casca esférica ordinária onde o campo próprio é nulo, o campo de gravidade dentro do buraco negro também desaparece totalmente, regido pelo mesmo princípio já apontado devidamente por Isaac Newton. O horizonte de eventos é por consequência uma região de contorno, uma borda do universo.

Argumento III A - Supondo-se um objeto que parte do repouso no infinito, atraído por um buraco negro, em queda livre ele vai percorrer um longo e determinado trajeto, até se aproximar do horizonte de eventos com velocidade bem próxima a c, mas nunca alcançará esta divisa, nem esta velocidade. Este argumento se justifica porque, se este objeto continuasse a ser acelerado por um suposto campo interno ao buraco negro, então a velocidade de queda nesta região iria superar o valor c, e isto contraria a Teoria da Relatividade.

Argumento III B - De forma inversa e simetricamente ao argumento anterior, todo objeto lançado com velocidade mínima de escape e no sentido radial, mesmo que bem junto ao lado externo do horizonte de eventos, deverá conseguir escapar deste campo para nunca mais voltar.  Se um objeto fosse impedido de escapar dos domínios da gravidade de um centro massivo por alguma dificuldade intrínseca e irreversível deste local, então esta constatação iria ferir irremediavelmente a teoria clássica de energia potencial gravitacional, que prevê total simetria entre queda livre e escape.

Argumento III C - Em harmonia e reforçando o Argumento III A, um corpo que partiu do infinito em queda livre e em direção a um buraco negro, sempre se aproximará do horizonte de eventos, mas jamais o atingirá, também em conformidade com a Teoria da Relatividade, que prevê que nas proximidades deste local ou divisa, os comprimentos daquilo que cai, gradativamente se anulam, enquanto o tempo se dilata totalmente (os relógios praticamente param). Para quem cai ali, trata-se de uma queda livre eterna, onde sempre se aproxima mas nunca se alcança, e mais ainda, também não se percebe.  Só não será assim caso o sentido da queda artificialmente se inverta, e o corpo retroceda, escapando de volta em direção ao infinito, atendendo com  simetria às exigências da teoria clássica de energia potencial gravitacional.  O aspecto assintótico das imediações externas ao horizonte de eventos conforme proposto, torna esta superfície naquilo que se chama de singularidade nua, ou seja; uma singularidade que apesar disso, pode ser observada do infinito.

Argumento IV - Se os domínios da Relatividade Geral não vão além do horizonte de eventos de um buraco negro, isto não deve significar uma limitação desta teoria, mas sim que aquela região situada após esta divisa, não pode ser descrita ou balizada por nenhuma lei,  já que não se pode falar de existência física ou realidade naquele local. Repetindo; O horizonte de eventos é uma região de contorno, uma borda do universo, porque buracos negros não têm conteúdo. A solução exata de Schwarzschild compreende apenas o lado externo do buraco negro e  este aspecto concorda com a visão desta nossa proposta que afirma que o além ao horizonte de eventos é proibitivo, é inexistente.

MODELO PARA ANALOGIA

Para visualizar melhor a estrutura de um buraco negro conforme o exposto no Argumento II, imagine um tecido elástico bem esticado e com sua superfície imitando à de uma mesa onde se coloca um copo transparente de “boca” para baixo. Fazendo-se pressão no fundo do copo, pressionando-o contra o tecido, ocorrerá um afundamento da superfície flexível, revelando uma curvatura distribuída em volta da “boca” do copo, conforme mostrado na fig. 1.
 

FIG. 1 -  Analogia entre um tecido flexível curvado por um copo, e o horizonte de eventos.

Conforme indica a fig. 1, primeiramente deve-se observar que na região interna do circulo maior, a tensão do tecido é isométrica e plana, da mesma forma como deve ser o campo no interior do buraco negro, ou de qualquer casca esférica, e é este efeito que impede “o existir” neste local, pois onde não há diferença de potencial gravitacional nem mesmo o nada ali habita.

Deve-se observar ainda que além do tecido ser igualmente estirado na  parte interna e de contato com a boca do copo, nesta região a deformação é bem mais intensa do que nas regiões externas mais distantes. Conforme apontado no Argumento III C, o aspecto assintótico, destacado em verde na nossa analogia permite assim imaginar que sobre aquela linha  de divisa, cabe tudo o que se queira, porque os comprimentos de tudo aquilo que dali se aproxima, ficam totalmente contraídos e o tempo parado ou completamente dilatado. Quanto mais energia converge para esta região, mais ela se expande  e mais espaço ela consequentemente produz e disponibiliza.

Sabe-se que o raio de um buraco negro é diretamente proporcional à sua massa: c² = 2GM / R .

Portanto, enquanto a massa aumenta 3 vezes (por exemplo), a área do horizonte de eventos aumentará ao quadrado (9 vezes)  . Isto mostra que a oferta de espaço nesta região é sempre superior em n² vezes o aumento da massa. Neste sentido, o horizonte de eventos não é um local de confinamento mas sim de imensidão sem limites, justificando a insaciedade contumaz dos buracos negros.

COROLÁRIOS:

A - Com  base nos argumentos pode-se concluir que: O simples crescimento de um buraco negro ou de seu horizonte de eventos, acaba empurrando ou devolvendo toda a energia (massa) capturada e estacionada em sua superfície, de volta rumo ao  infinito, e talvez seja este o verdadeiro mecanismo de expansão do espaço e do Universo, que ocorre (por mais incrível que pareça) graças unicamente à força de tração gravitacional.
É oportuno notar também que  enquanto o "volume" de um buraco negro delineado pelo seu horizonte de eventos dilata oito vezes por exemplo,  e sua superfície expande quatro, a sua massa apenas dobra, revelando que deve ser este o recurso que alimenta a inflação do espaço.

B - A Hipótese I, por impedir gravidade com intensidade infinita, não pode concordar com um Big Bang centrado num ponto único.

C – Nos últimos 2 meses tenho feito pesquisas sobre este assunto e descobri que os físicos Stephen Hawking, Joseph Polchinscki, Daniele Pranzetti, Leonard Susskind, Samir Mathur e Juan Maldacena, todos têm considerado igualmente a possibilidade de haver uma casca de energia singular sobre o horizonte de eventos com aspecto transitório, de firewall ou de holografia. A diferença é que todos eles ainda consideram que o interior do buraco negro é povoado até mesmo por uma singularidade central, que aqui dispensamos veementemente. A semelhança é que alguns deles cogitam a possibilidade de um horizonte de eventos holográfico (2D), e este aspecto é contemplado também pela nossa proposta da casca esférica, pois esta deverá ter uma espessura assintoticamente fina, bem como tudo que é atraído por ela e finalmente passa a fazer parte da mesma, exibindo apenas duas dimensões, obviamente.

CONSIDERAÇÃO FINAL:

Fico pensando; porque David Birkhoff que estabeleceu em 1923 (da mesma forma que Jørg Tofte Jebsen dois anos antes) a solução esfericamente simétrica para as equações de campo do vácuo, não considerou a possibilidade do horizonte de eventos de Schuarzschild tratar-se na  verdade de uma casca esférica tal e qual em seu teorema?
Talvez porque a Teoria da Relatividade Geral publicada em 1915 tivesse apenas 8 anos de divulgação e as teorias sobre buracos negros estavam ainda muito incipientes.  

                                       João Bosco   – 29/05/2017 - revisão A - 31/05/2017 – revisão B – 24/08/2017 - revisão C - 07/09/2017

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Re: Buracos negros não têm estomago II

Mensagem por Gauss em 19th Setembro 2017, 18:25

Gostei muito Bosco. Você teve atenção a pormenores importantes como a solução de Birkhoff e o que acontece a um corpo em.queda para o horizonte de eventos. Ainda assim tenho umas questões.

Ambos concordamos numa coisa: singularidades não são físicas e parecem contradizer a teoria. Sendo assim:

1 - Porque é que a calote esférica não colapsa para uma esfera?

2 - Esta eu vou ser cuidadoso. Lembro-me de ter calculado as trajectórias em direcção a um horizonte, e lembro-me que num referencial com o buraco negro em repouso o objecto em queda parecia nunca cair. Tenho quase a certeza que existem coordenadas/referencial tal que isto não é verdade. Penso que o referencial próprio do objecto em queda. Neste caso seria possível ver a queda até dentro do buraco negro. Na RG você tem que ser cuidadoso com os referenciais. Esta teoria é única porque aquilo que A vê não é aquilo que B vê.

3 - Se a massa fosse esférica e não uma calote, mesmo assim não haveria singularidades. Apenas seria uma "estrela" envolta em efeitos extremos gravitacionais. Porque não considerar isto? A gravidade neste caso seria tão finita como qualquer outra.

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Re: Buracos negros não têm estomago II

Mensagem por Bosco em 25th Setembro 2017, 21:59

Oi Gauss!
Gauss escreveu:
1 - Porque é que a calote esférica não colapsa para uma esfera?
Não vai ser fácil responder esta pergunta, pois acho que não tenho uma resposta muito clara para ela.
Vou tentar responder, e não ser evasivo.
O Argumento III C, que trata das aproximações em queda livre de um objeto em relação ao horizonte de eventos, tem como objetivo ressaltar o aspecto assintótico presente nas imediações da superfície que delimita um buraco negro. Quero esclarecer com isto, que a princípio é a Teoria da Relatividade quem exige que a curvatura espaço tempo naquela região tem que ser distribuída conforme sua previsão. Por concordar com esta teoria, é que faço uso deste seu recurso.
Se este princípio está correto, então nada pode ultrapassar a linha do horizonte de eventos. Não sei se deixei claro no texto, que na região de proximidade do buraco negro o comprimento de tudo está severamente reduzido, quase nulo. A consequência imediata disto é que uma pequena fração de comprimento que tenha que ser transposta nesta região,,pode se equivaler a uma distancia gigantesca longe dali.
Também, junto ao horizonte de eventos, o tempo está praticamente dilatado, o que significa que os relógios dali quase não se movimentam aumentando ainda mais a paralisia.
Neste contexto, respondendo à sua pergunta; fica impossível se reduzir a casca esférica ou calota para um valor ainda menor porque ela já possui dimensão mínima de espaço para contração. Mas não é só isto. Como o tempo nesta superfície não flui (dilatação do tempo), isto também impede o movimento em favor da do colapso.
De uma outra forma também posso lhe responder observando que nas proximidades do buraco negro tudo funciona como se houvesse uma espécie de cola, que vai impedindo os movimentos conforme dali se aproxima. A aderência desta cola tem sua eficiência aumentada conforme se aproxima do horizonte de eventos, de forma que junto a ele a paralisia é total. Isto faz crer que o impedimento para o colapso ocorre de fora para dentro e não o contrário.
Depois desta sua pergunta, tentei achar ou construir um argumento com base em intensidade máxima de energia gravitacional para determinado região do espaço, para justificar a Hipótese 1 que afirma que a intensidade da gravidade tem um limite. Há um tempo venho tentando esta solução mas ainda não consegui.
Na verdade eu quero achar um argumento que demonstre que existe um limite para acúmulo de gravidade, e que o aumento do tamanho de um buraco negro por acréscimo de massa é a indicação deste limite.
Tem uma outra consideração legal a este respeito que é a velocidade máxima para as interações físicas. Em nosso universo esta velocidade é a velocidade C ou velocidade da luz, cujo valor é 300.000 km/s. Se este valor fosse hipoteticamente o dobro (por exemplo) do que é, os buracos negros teriam 1/4 do tamanho que têm. Ou seja, para que um buraco negro contivesse uma singularidade puntiforme (colapso) em seu centro, a velocidade das interações físicas teria que ser infinita.
Gauss escreveu:
2 - Esta eu vou ser cuidadoso. Lembro-me de ter calculado as trajectórias em direcção a um horizonte, e lembro-me que num referencial com o buraco negro em repouso o objecto em queda parecia nunca cair. Tenho quase a certeza que existem coordenadas/referencial tal que isto não é verdade. Penso que o referencial próprio do objecto em queda. Neste caso seria possível ver a queda até dentro do buraco negro. Na RG você tem que ser cuidadoso com os referenciais. Esta teoria é única porque aquilo que A vê não é aquilo que B vê..
Esta pergunta é mais fácil de ser respondida.
Vamos considerar três referenciais:
A= situado bem próximo do horizonte de eventos
B= solidário com o objeto que está em queda livre e já bem próximo de A
C= situado bem longe de A, de B e do buraco negro
O observador C  enxerga A e B com dimensões extremamente reduzidas. Enxerga também que o relógios de A e de B estão praticamente parados mas ainda assim num mesmo ritmo. Para C, a velocidade de A é próxima à velocidade da luz, pois cada minimo deslocamento na queda de A, é comparado por C com a régua de A, que também está igualmente contraída indicando que o deslocamento em queda de A foi aparentemente pequeno mas na realidade cobriu uma distancia significativamente muito maior.
C faz este mesmo raciocínio comparando agora o seu relógio com os de A e B, e percebe que em relação ao seu, os outros dois estão praticamente parados. Isto significa que B se encontra em alta velocidade em relação a A, por que ocorreu m minimo de deslocamento na trajetória de B, sendo que seu relógio está praticamente parado.
B em queda livre, enxerga a régua de A totalmente contraída por isto imagina que  a distância que os separa é muito grande. B está em igualdades de condição e enxerga da mesma forma.

Gauss escreveu:
3 - Se a massa fosse esférica e não uma calote, mesmo assim não haveria singularidades. Apenas seria uma "estrela" envolta em efeitos extremos gravitacionais. Porque não considerar isto? A gravidade neste caso seria tão finita como qualquer outra.
Em 1939, Einstein estudando aglomerados de partículas chegou à conclusão que buracos negros não poderiam existir, porém os físicos americanos Julius Oppenheimer e Hartland Snyder concluíram neste mesmo ano que estrelas suficientemente maciças colapsariam formando um buraco negro. Acho que os dois pensamentos podem estar corretos, porque que se uma estrela de nêutrons porventura colapsa apenas até o limite da formação de uma casca esférica coincidente com o horizonte de eventos, isto resolve bem a questão para os dois casos.
O meu argumento contra esta sua proposta de buraco negro maciço, é que se a velocidade de escape da superfície é a velocidade c, então ali naquele local denominado horizonte de eventos os comprimentos são nulos e o tempo não passa. estas duas condições impedem a transposição deste limite. E por outro lado, toda a energia gravitacional estacionada na superficie desta "esfera", forma uma casca de gravidade que por consequência não pode ter conteúdo.

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Re: Buracos negros não têm estomago II

Mensagem por Gauss em 27th Setembro 2017, 22:55

Da universidade da Califórnia:

Won't it take forever for you to fall in? Won't it take forever for the black hole to even form?

Not in any useful sense. The time I experience before I hit the event horizon, and even until I hit the singularity—the "proper time" calculated by using Schwarzschild's metric on my worldline—is finite. The same goes for the collapsing star; if I somehow stood on the surface of the star as it became a black hole, I would experience the star's demise in a finite time.


O que isto significa é que você está a retirar imensas conclusões daquilo que acontece no horozonte. A verdade é que um obsevador exterior vai ver um objecto em queda infinita e o objecto em si vai ver a sua queda para dentro do horizonte.

A calote esférica está muito concentrada neste resultado. Uma outra objecção é que as estrelas colapsam enquanto esferas. Seria um custo enorme de energia formar uma calote.

A terceira objecção e esta é muito importante: não há nenhuma indicação que o princípio de exclusão de Pauli falhe em gravidade extrema, ou seja, os fermiões não poderiam ocupar um volume tão pequeno sem ser uma situação instável.

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Re: Buracos negros não têm estomago II

Mensagem por Xevious em 2nd Outubro 2017, 21:58

Gauss escreveu:os fermiões não poderiam ocupar um volume tão pequeno sem ser uma situação instável.
Eles poderiam perder seu limite interno.

O limite de interno, que delimita a área própria deles, creio que seja formado por um campo.
E este campo pode ser formado pela energia num circuito cíclico.

(sei que muitos contestam a ideia de que uma energia seja a coisa mais primordial que poderia existir, porque consideram que se existe energia ela foi criada por um evento material, mas no caso esta seria uma energia primordial)

E quando a pressão seria muito forte as trajetórias interfeririam umas nas outras.
Um ciclo perpassando o ciclo que seria correspondente ao outro quark.
Fazendo com que os limites próprios de cada um não tenham mais validade.

Resultando no acumulo de até vários quarks na área que poderia ser antes de apenas um.

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Re: Buracos negros não têm estomago II

Mensagem por Bosco em 3rd Outubro 2017, 00:06

Gauss escreveu:Uma outra objecção é que as estrelas colapsam enquanto esferas. Seria um custo enorme de energia formar uma calote..
Considero que este seja o argumento mais potente contra a calote gravitacional.
Uma forma de contornar este impasse seria sugerir que as estrelas de nêutrons já possuem um buraco negro proporcional dentro de si.
Gauss escreveu:A terceira objecção e esta é muito importante: não há nenhuma indicação que o princípio de exclusão de Pauli falhe em gravidade extrema, ou seja, os fermiões não poderiam ocupar um volume tão pequeno sem ser uma situação instável.
Aqui no último parágrafo do texto, uma possibilidade a se considerar sobre  violação do Princípio de exclusão de Pauli.
O meu argumento contra esta violação é que objetos em queda livre devem atender plenamente ao Princípio de Equivalência, que afirma que estar em repouso sem a ação de um campo gravitacional é idêntico à se estar caindo sob o efeito da gravidade. Isto então significa que fermiões em queda livre agem como se estivessem em repouso sem perceber a presença de qualquer campo gravitacional.
O problema acontece quando um objeto submetido a uma gravidade intensa, tal e qual uma estrela de nêutrons, é impedido de entrar em queda livre, porque a força que ampara a queda contraria a força do campo. Nesta situação pode haver pressão no sentido de tentativa de violação do Princípio de exclusão e Pauli.
Numa superfície em forma de casca gravitacional, os objetos que caem para o buraco negro não sofrem pressão de degenerescência pois são amparados pelo Principio de Equivalência.  
A ideia que faço da superfície chamada horizonte de eventos é que tudo que dali se aproxima tende a fazer parte dela, que tem apenas 2 dimensões. Mas não existe nenhum aspecto destrutivo neste processo. Tudo se passa como se esta superfície fosse espelhada. O espelho é plano mas a imagem trás consigo as três dimensões.
Gauss escreveu:A verdade é que um observador exterior vai ver um objecto em queda infinita e o objecto em si vai ver a sua queda para dentro do horizonte.
Esta não é uma contestação, pois vejo da mesma forma, embora prefira dizer que o objeto em si caminha em direção ao  horizonte de eventos, mas não percebe o campo gravitacional local (Princípio de Equivalência) por isto não enxerga a sua aproximação em relação à esta divisa ou fronteira. A rigor, este objeto (observador) acha que está em repouso.

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Re: Buracos negros não têm estomago II

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