Mengapa big bang tidak hanya menghasilkan lubang hitam besar?

Pertanyaan yang sering saya tanyakan:

1) Jika semua materi dan energi terkonsentrasi pada satu titik di big bang, mengapa itu tidak menjadi lubang hitam, atau mengapa itu tidak membentuk satu?

2) Jika alasan # 1 di atas tidak membentuk black hole adalah salah satu dari beberapa penjelasan seperti inflasi atau apa pun, maka mengapa tidak semua massa dan energi membentuk black hole besar pada waktu terbatas setelah big bang ini terjadi? Sebagai contoh, saya (mungkin salah) mendengar bahwa inflasi membuat alam semesta seukuran jeruk. Nah mengapa itu tidak membentuk lubang hitam? Atau begitu alam semesta mengembang, katakanlah, ukuran bulan. Kenapa tidak? Cukup masukkan ukuran wajar apa pun yang Anda inginkan sebagai pengganti "oranye" atau "bulan." Pertanyaannya adalah mengapa lubang hitam tidak terbentuk dari semua materi dan energi setelah big bang?

Terima kasih.

Masalah Anda pada dasarnya timbul dari mencoba menerapkan logika lubang hitam Schwarzchild, yang anggapannya cukup banyak dilanggar secara maksimal pada big bang.

Berikut ini benar pada big bang, dan melanggar logika formasi black hole yang biasa.

Peristiwa itu terjadi di mana-mana di ruang angkasa, bukan titik. Secara khusus, energi didistribusikan secara merata di mana-mana. Karena itu, potensi gravitasi netto mendekati nol, dan tidak ada satu titik pun yang dapat membuat semuanya runtuh. Selain itu, karena barang ada di mana-mana, tidak ada hamparan hampa udara (dalam ruangwaktu datar, tidak kurang) di luar wilayah yang runtuh. Dan lebih jauh lagi, segala sesuatunya bergerak dengan cepat, berada dalam keadaan yang sangat bersemangat, dan tidak berada dalam kesetimbangan termal (sampai inflasi melanda, dan kemudian hal-hal itu terlalu terdilusi dan secara kausal terputus untuk runtuh secara massal).

Adapun apa yang kita bisa menggambarkan alam semesta pada waktu , kita tidak tahu. Relativitas umum memiliki singularitas seperti ruang angkasa di sana, dan selanjutnya tidak dapat mengatakan apa pun di luar itu. Diharapkan bahwa relativitas umum bukanlah deskripsi ruangwaktu yang tepat di era pra-inflasi, sebagian besar karena mekanika kuantum memperkenalkan efek signifikan dalam kondisi tersebut, dan diketahui bahwa kedua teori tersebut tidak kompatibel.$t=0$

Edit:

Pertanyaan ini telah ditanyakan pada fisika SE berulang kali.

/physics//q/20394/55483

/physics//q/3294/55483

/physics//q/26435/55483

Mungkin jawaban di sana akan mencerahkan.

Lubang hitam adalah wilayah ruangwaktu yang dipisahkan oleh horizon peristiwa, yang berarti tidak ada sinyal dari interior yang dapat merambat ke luar, tidak peduli berapa lama seseorang menunggu. Secara lokal, tidak ada yang istimewa tentang horizon acara; jika Anda jatuh dalam lubang hitam, tidak ada tanda yang Anda lewati dan tidak ada eksperimen lokal (pendek dalam ruang dan durasi) yang akan memberi tahu Anda bahwa Anda sudah ditakdirkan untuk mati. Pengamatan konseptual yang paling penting di sini adalah bahwa 'lubang hitam' berarti tidak ditentukan oleh kondisi lokal, tetapi oleh struktur ruangwaktu pada skala yang lebih besar.

Itu berarti bahwa memikirkan lubang hitam yang pada dasarnya ditentukan oleh kepadatan tertentu adalah kesalahan. Ini berlaku jika Anda melihat kepadatan kasus sederhana dari lubang hitam Schwarzschild: semakin besar lubang hitam itu, semakin sedikit padatnya (meskipun untuk volume, beberapa peringatan berlaku). Tidak ada 'titik kerapatan' magis untuk lubang hitam; apakah sesuatu membentuk lubang hitam atau tidak ditentukan oleh kondisi ruangwaktu global.

EDIT : Poin tim @zibadawa mengenai keseragaman sangat relevan. Karena semua titik dalam ruang adalah setara, tidak ada titik khusus di mana cakrawala peristiwa absolut dapat terbentuk untuk melampirkannya dalam cara pengamat-independen, dan dengan demikian tidak ada lubang hitam. Ini adalah perbedaan paling penting di mana struktur ruangwaktu berskala besar dalam solusi Big Bang sangat berbeda dari skenario keruntuhan bintang.

1) Jika semua materi dan energi terkonsentrasi pada satu titik di big bang, mengapa itu tidak menjadi lubang hitam, atau mengapa itu tidak membentuk satu?

Materi dan energi tidak perlu terkonsentrasi pada satu titik. Hanya ada kosmologi Big Bang yang bahkan analoginya bisa diterapkan adalah yang melibatkan alam semesta tertutup, yang jelas tidak semuanya. Tapi itu kesalahpahaman yang terpisah.

Tetapi sejauh yang kita tahu, kepadatan lokal di setiap titik memang berbeda hingga tak terbatas di masa lalu yang terbatas. Jadi masih masuk akal untuk bertanya mengapa tidak bahwa penyebab terbentuknya lubang hitam. Tetapi jawabannya sederhana: itu tidak karena tidak ada alasan untuk melakukannya, karena besarnya kepadatan lokal tidak relevan.

Pertanyaannya adalah mengapa lubang hitam tidak terbentuk dari semua materi dan energi setelah big bang?

Kami tidak memerlukan mekanisme khusus untuk mencegahnya karena tidak ada alasan umum untuk itu menjadi lubang hitam.

Saya memenuhi syarat dengan 'umum' di sini karena ada perasaan di mana kosmologi alam semesta tertutup sudah seperti bagian dalam lubang hitam, dan alam semesta secara keseluruhan bahkan dapat runtuh sebagai Big Crunch , meniru jenis kehancuran bintang yang lebih umum. ke dalam lubang hitam. The Big Crunch secara empiris dikesampingkan oleh penemuan bahwa ekspansi kosmologis semakin cepat.

Jadi, sekali lagi, apakah itu membentuk (sesuatu seperti) lubang hitam atau tidak tergantung pada struktur ruangwaktu berskala besar, betapapun besar atau kecil kepadatan lokalnya.

Apa yang dikatakan para ilmuwan, adalah bahwa massa tidak ada pada pertama kali itu adalah energi murni, dan inflasi terjadi pada kecepatan yang sangat tinggi (lebih dari 50 kali kecepatan cahaya) bahkan ketika partikel dan massa muncul (kurang dari 1 dalam miliar) energi diubah menjadi massa, materi dan anti-materi sebagai berikut: E = mc ^ 2) ada kecepatan ekspansi yang sangat tinggi, sehingga Hidrogen dan Helium terbentuk dalam laju (75% H, 25% He, dan sangat sedikit jumlah Li ) tetapi tidak ada unsur yang lebih berat, kata para ilmuwan, kepadatan dengan cepat dan seragam menurun (dalam hitungan menit karena kecepatan ekspansi), di sisi lain Blackhole membutuhkan kepadatan massa yang sangat tinggi untuk terbentuk.

Jadi kebetulan kondisi awal sangat berbeda dari bintang besar / supernova dan mengarah pada hasil yang berbeda.

Sebuah lubang hitam yang diciptakan oleh, katakanlah, keruntuhan sebuah bintang memiliki kekosongan di satu sisi dan materi bergerak di satu arah (menuju pusat) di sisi lain semakin padat seiring berjalannya waktu.

Big Bang mewakili hampir kebalikannya - semua materi dikelilingi oleh jumlah materi yang sama-sama padat dan semua materi saling menjauh. Dalam alam semesta yang seragam seperti itu tidak ada yang menyebabkan kehancuran tunggal.

Jauh kemudian, ketika densitas dan laju ekspansi lebih rendah, ada kemungkinan gerakan acak mengumpulkan cukup banyak untuk membuat lubang hitam ... namun, dalam hal ini Anda mungkin berbicara tentang miliaran lubang hitam - yang sekarang akan menjadi tak terhitung banyaknya lubang hitam yang sangat besar.

Siapa bilang itu tidak menghasilkan lubang hitam besar?

Kita mungkin hidup di dalam lubang hitam besar. Jika Anda menerapkan massa yang dihipotesiskan dari Semesta kita ke persamaan jari-jari Schwarzschild, jari -jari yang dihasilkan tidak akan terlalu jauh (dalam urutan besarnya) ke jari-jari yang dapat diamati dari Alam Semesta yang terlihat. Memang, apa yang kita sebut "Big Bang" mungkin hanya pembentukan "black-hole-universe" kita dari bintang sebelumnya di Semesta lain (dengan demikian teori "Multiverse"). Setidaknya itu menjelaskan mengapa Alam Semesta kita terbatas , tetapi cahaya atau materi tampaknya tidak dapat menghindarinya.

Ini pertama kali diusulkan setidaknya 45 tahun yang lalu (di sini ), saya tidak tahu mengapa tidak lebih populer, karena sangat menarik. (Jika Anda tinggal di negara miskin - saya percaya sains harus universal, dan bukan hanya untuk orang kaya - saya sarankan menggunakan sci-hub , seperti di sini .)

Jawaban atas pertanyaan ini menjelaskan gagasan dengan lebih detail.