Singularidad de choque

En la relatividad general , la singularidad de choque , también llamada singularidad de onda de choque , ^{[ 1 ]} la singularidad de Marolf-Ori , ^{[ 2 ] [ 3 ]} o la singularidad de salida , ^{[ 2 ] [ 4 ]} es una singularidad nula que se propaga fuera de la sección de salida del horizonte interior de un agujero negro giratorio o cargado que se manifiesta efectivamente como una onda de choque gravitacional . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Las perturbaciones al horizonte interior dan como resultado cambios abruptos en la amplitud de los campos perturbadores y el tensor métrico mismo, manifestándose como una onda de choque efectiva para observadores suficientemente tardíos en la caída ( v _eh ⪆15-20). ^{[ 1 ] [ 5 ]} La singularidad fue descrita por primera vez en 2012 por Donald Marolf y Amos Ori para agujeros negros clásicos de Reissner-Nordström y Kerr . ^{[ 1 ]} Fue confirmado numéricamente para el caso de carga esférica en 2016 por Ehud Eilon y Amos Ori. ^{[ 5 ]}

La singularidad de choque se manifiesta por una discontinuidad repentina en el tensor métrico , causada por la captura de perturbaciones por radiación previamente en caída dispersada hacia afuera por la curvatura del espaciotiempo . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Un objeto que encuentra la singularidad experimentaría una deformación de marea repentina y adimensional seguida de una rápida aceleración a velocidades relativistas hacia el centro del agujero negro. ^{[ 1 ] [ 6 ]} La deformación también podría ser oscilatoria . Algunos objetos en caída también pueden experimentar una singularidad de tipo BKL . ^{[ 2 ]}

La onda de choque se agudiza exponencialmente para tiempos de caída posteriores. ^{[ 5 ]} Aunque la onda de choque solo la experimentan realmente los observadores de caída tardía, los observadores de caída temprana también experimentan un comportamiento similar a una onda de choque. ^{[ 5 ]} Este agudización de la onda de choque sigue apareciendo en modelos de agujeros negros más realistas que tienen en cuenta la acreción de polvo y radiación del agujero negro; de hecho, la onda de choque se agudiza aún más rápidamente en estos casos. ^{[ 7 ]}

Se espera que la mayoría de los agujeros negros astrofísicos sean de Kerr, pero hasta 2017 no se había publicado ninguna verificación numérica de la singularidad de choque en el espaciotiempo de Kerr . La investigación actual sobre la singularidad de choque es completamente clásica y no tiene en cuenta el posible impacto de la gravedad cuántica . Además, se plantea la existencia de un posible agujero negro nulo, no desnudo.${\displaystyle r=0}$La singularidad aún no se ha estudiado en profundidad. ^{[ 7 ]}

La singularidad de choque se representa en la película de ciencia ficción y aventuras Interstellar de 2014. El protagonista, Cooper ( Matthew McConaughey ), ve su nave espacial , The Ranger, destrozada por las distorsiones de marea de la singularidad de choque. ^{[ 8 ]} El robot TARS (con la voz de Bill Irwin ) también recopila datos de gravedad cuántica de la singularidad. ^{[ 9 ]}