Видимый горизонт

В общей теории относительности видимый горизонт — это поверхность, которая является границей между лучами света , направленными наружу и движущимися наружу, и лучами, направленными наружу, но движущимися внутрь.

Видимые горизонты не являются инвариантными свойствами пространства-времени и, в частности, они отличаются от горизонтов событий . Внутри видимого горизонта свет не распространяется наружу; это контрастирует с горизонтом событий. В динамическом пространстве-времени лучи света могут исходить за пределами видимого горизонта (но все же внутри горизонта событий). Видимый горизонт — это локальное понятие границы черной дыры, тогда как горизонт событий — это глобальное понятие.

Понятие горизонта в общей теории относительности является тонким и зависит от тонких различий.

Определение

Понятие «кажущегося горизонта» начинается с понятия захваченной нулевой поверхности . ( Компактная , ориентируемая , пространственноподобная направленных вперед во времени, светоподобных ) поверхность всегда имеет два независимых , нормальных направления. Например, (пространственноподобная) сфера в пространстве Минковского имеет светоподобные векторы, направленные внутрь и наружу в радиальном направлении. В евклидовом пространстве (т.е. плоском и не затронутом гравитационными эффектами) направленные внутрь светоподобные нормальные векторы сходятся, а направленные наружу светоподобные нормальные векторы расходятся. Однако может случиться так, что светоподобные нормальные векторы, направленные внутрь и наружу, сходятся. В таком случае поверхность называется ловушкой . Видимый горизонт — это самая дальняя из всех захваченных поверхностей, также называемая «крайне внешней захваченной поверхностью» (MOTS).

горизонта

В контексте черных дыр термин « горизонт событий» относится почти исключительно к понятию « абсолютный горизонт ». Кажется, возникает большая путаница в отношении различий между видимым горизонтом (AH) и горизонтом событий (EH). В общем, эти два понятия не обязательно должны быть одинаковыми. Например, в случае возмущенной черной дыры EH и AH, как правило, не совпадают, пока какой-либо из горизонтов колеблется.

Горизонты событий в принципе могут возникать и развиваться в точно плоских областях пространства-времени, не имеющих внутри себя черных дыр, если в вакууме пространства-времени коллапсирует полая сферически-симметричная тонкая оболочка материи. Внешняя оболочка представляет собой часть пространства Шварцшильда , а внутренняя часть полой оболочки — в точности плоское пространство Минковского. Боб Герох отметил, что если все звезды Млечного Пути постепенно объединятся по направлению к галактическому центру , сохраняя при этом пропорциональные расстояния друг от друга, все они попадут в общий радиус Шварцшильда задолго до того, как им придется столкнуться.

В простой картине коллапса звезды, приводящего к образованию черной дыры, горизонт событий формируется раньше видимого горизонта. Когда черная дыра успокаивается, два горизонта приближаются друг к другу и асимптотически становятся одной и той же поверхностью. Если условие нулевой кривизны $R_{\mu \nu }\ell ^{\mu }\ell ^{\nu }\geqslant 0$ (где $R_{\mu \nu }$ обозначает тензор Риччи и $\ell ^{\mu }$ нулевой вектор) удовлетворяется, то AH находится внутри EH.

Видимые горизонты зависят от « нарезки » пространства-времени. То есть расположение и даже существование видимого горизонта зависит от того, как пространство-время разделено на пространство и время. Например, можно разрезать геометрию Шварцшильда таким образом, чтобы вообще не было видимого горизонта, несмотря на то, что горизонт событий определенно существует.

См. также

• Абсолютный горизонт
• Черная дыра
• Космологический горизонт
• Горизонт событий
• Горизонт частиц
• Захваченная нулевая поверхность
• Эргосфера
• Горизонт Коши
• Решение Рейсснера – Нордстрема
• Фотонная сфера
• Убийственный горизонт
• Голая сингулярность