Una singularidad de anillo o ringularidad es la singularidad gravitacional de un agujero negro giratorio , o un agujero negro de Kerr , que tiene forma de anillo. [1]
Cuando un cuerpo esférico no giratorio de un radio crítico colapsa bajo su propia gravedad bajo la relatividad general , la teoría sugiere que colapsará a un único punto de dimensión 0. Este no es el caso de un agujero negro giratorio (un agujero negro de Kerr ). Con un cuerpo giratorio fluido, su distribución de masa no es esférica (muestra una protuberancia ecuatorial ) y tiene momento angular . Dado que un punto no puede soportar la rotación o el momento angular en la física clásica (la relatividad general es una teoría clásica), la forma mínima de la singularidad que puede soportar estas propiedades es en cambio un anillo 2D con espesor cero pero radio distinto de cero, y esto se conoce como ringularidad o singularidad de Kerr.
Los efectos de arrastre de marco rotacional de un agujero negro giratorio , descritos por la métrica de Kerr , hacen que el espacio-tiempo en las proximidades del anillo experimente una curvatura en la dirección del movimiento del anillo. En efecto, esto significa que diferentes observadores colocados alrededor de un agujero negro de Kerr a quienes se les pide que señalen el centro de gravedad aparente del agujero pueden señalar diferentes puntos en el anillo. Los objetos que caen comenzarán a adquirir momento angular del anillo antes de que realmente lo golpeen, y la trayectoria tomada por un rayo de luz perpendicular (que inicialmente viaja hacia el centro del anillo) se curvará en la dirección del movimiento del anillo antes de intersectarlo.
Un observador que cruza el horizonte de sucesos de un agujero negro no rotatorio y sin carga (un agujero negro de Schwarzschild ) no puede evitar la singularidad central, que se encuentra en la línea del universo futuro de todo lo que se encuentra dentro del horizonte. Por lo tanto, no se puede evitar la espaguetificación 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 caiga en un agujero negro de Kerr puede evitar la singularidad central haciendo un uso inteligente del horizonte de sucesos interno asociado con esta clase de agujero negro. Esto hace que sea teóricamente (pero no probable en la práctica) [2] posible que el agujero negro de Kerr actúe como una especie de agujero de gusano , posiblemente incluso un agujero de gusano atravesable. [3]
La singularidad de Kerr también se puede utilizar como herramienta matemática para estudiar el "problema de la línea de campo" de los agujeros de gusano. Si una partícula pasa a través de un agujero de gusano, las ecuaciones de continuidad para el campo eléctrico sugieren que las líneas de campo no deberían romperse. Cuando una carga eléctrica pasa a través de un agujero de gusano, las líneas de campo de carga de la partícula parecen emanar de la boca de entrada y la boca de salida obtiene un déficit de densidad de carga debido al principio de Bernoulli . (Para la masa, la boca de entrada gana densidad de masa y la boca de salida obtiene un déficit de densidad de masa). Dado que una singularidad de Kerr tiene la misma característica, también permite estudiar esta cuestión.
En general, se espera que, dado que el colapso habitual en una singularidad puntual bajo la relatividad general implica condiciones arbitrariamente densas, los efectos cuánticos pueden volverse significativos e impedir la formación de la singularidad ("borrosidad cuántica"). Sin efectos gravitacionales cuánticos, hay buenas razones para sospechar que la geometría interior de un agujero negro en rotación no es la geometría de Kerr. El horizonte de eventos interior de la geometría de Kerr probablemente no es estable, debido al desplazamiento infinito al azul de la radiación entrante. [4] Esta observación fue apoyada por la investigación de agujeros negros cargados que exhibieron un comportamiento similar de "desplazamiento infinito al azul". [5] Si bien se ha realizado 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]