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Titolo: effetti di un ipotetico buco nero di forma toroidale

Ipotizzando che da qualche parte nell'universo per cause ignote si sia formato un buco nero di forma toroidale:
1)nel suo centro si subirebbero effetti gravitazionali devastanti o la forza di attrazione al centro sarebbe nulla?
2)da un punto di vista temporale cosa accadrebbe se si attraversa il suo centro?
 
grazie
Stefano Cudini

 formato un buco nero di forma toroidale:
C'è un'obiezione pregiudiziale.
Non puoi "ipotizzare" la prima cosa che ti salta in testa.
I buchi neri sono previsti da una precisa teoria, che si chiama
"relatività generale".
Sono particolari soluzioni, note da tempo, delle equazioni di
Einstein.
La discussione è sempre stata se a queste soluzioni corrispondessero
oggetti realmente esistenti; oggi ci sono prove "indiziarie" a favore,
non una certezza consolidata.
 
Prima di ragionare sul tuo ipotetico buco nero toroidale,
bisognerebbe dimostrare che un oggetto del genere corrisponde a una
soluzione delle eq. di Einstein.
Non ti saprei dare una risposta negativa, ma non mi risulta che
nessuno abbia mai proposto una soluzione del genere.
Perciò è impossibile speculare sulle sue proprietà...
 
 
-- 
Elio Fabri

 "relatività generale".
 
Ok siamo d'accordo sul fatto che i buchi neri sono solo speculazioni teoriche anche perche non si possono "misurare" direttamente per la loro natura, ma visto che diversi scienziati(tipo Hawking) ne sono parecchio convinti mi pare.. diciamo che per il momento mi fido!
 
Non sto ipotizzando cose a caso! Ma una possibilità di cui avevo letto da qualche parte e su cui mi è capitato di riflettere ultimamente.
Da ciò che ho capito, in un buco nero di Kerr-Newman esistono soluzioni per le quali una singolarità può avere forma non puntiforme ma forma ad anello/toroidale, riporto un pezzo da wikipedia(
http://it.wikipedia.org/wiki/Buco_nero_di_Kerr-Newman
):
"""
Possiamo dunque concludere che per un buco nero di Kerr-Newman, qualunque siano i valori non nulli dei tre parametri (M,Q,a) esiste una singolarità essenziale; non puntiforme (come era per i buchi neri di Schwarzschild) ma "a forma di anello" di raggio e giacente nel "piano" equatoriale.
"""
ora non trovo gli articoli esatti ma anche in altre fonti è riportata la possibilità che un buco nero possa avere forma toroidale.
QUINDI appurato che un buco nero toroidale ha la stessa possibilità di esistere di un buco nero puntiforme... la mia domanda riguarda gli effetti dal punto di vista spazio/temporale nel centro di questo OGGETTO TEORICO.
Immaginando di poter creare un oggetto simile all'interno di un simulatore software ad esempio.
 
Grazie a tutti per eventuali risposte costruttive!


Elio, ciao, sì che teoricamente esistono, basta che lo spaziotempo abbia costante cosmologica negativa. L'orizzonte può avere anche topologie più complicate di genere arbitrario. Sono usati anche in teoria delle stringhe.
 
L. Vanzo 
Black holes with unusual topology
Phys.Rev. D56 (1997) 6475-6483
 
Valter Moretti

 Elio, ciao, sì che teoricamente esistono, basta che lo spaziotempo abbia costante cosmologica negativa. L'orizzonte può avere anche topologie più complicate di genere arbitrario. Sono usati anche in teoria delle stringhe.
 
Grazie a Valter per la risposta, volevo anche invitare a dare un'occhiata al riferimento che ho inserito rispetto ad un buco nero di Kerr-Newman.
E gentilmente potreste dare una vostra opinione riguardo alle mie due domande:
1)nel suo centro si subirebbero effetti gravitazionali devastanti o la forza di attrazione al centro sarebbe nulla?
2)da un punto di vista temporale cosa accadrebbe se si attraversa il suo centro? 
 
fondamentalmente vorrei sapere se un buco nero toroidale di proporzioni adeguate in maniera tale che il centro si trovi fuori dal bordo dell'orizzonte degli eventi, può generare distorsioni temporali nel suo centro rispetto ad un osservatore lontano(proprio come fa un buco nero puntiforme) ma senza generare forze gravitazionali distruttive.
 
Spero di essere stato abbastanza chiaro, purtroppo le mie scarse conoscenze in materia non mi permettono di essere piu preciso, solo intuitivamente riesco ad immaginarmi lo scenario.

Ciao, mi spiace deluderti ma hai un'immagine un troppo ingenua su cosa sia un buco nero e sul significato che hanno in questo caso le coordinate. Il centro delle coordinate, se intendi la curva di universo a r=0, si trova sempre oltre l'orizzonte degli eventi. Anzi ci sono due centri. E' difficile da concepire.
Nel buco nero di Kerr (in generale con carica elettrica), la regione interna del buco nero appare come l'unione di due universi (in ciascuno dei due puoi andare infinitamente lontano dalla singolarità di curvatura pur rimanendo oltre l'orizzonte degli eventi).  In ciascuno di questi due universi interni la singolarità di curvatura, ad ogni tempo fissato, è un anello. Per il resto non ci sono ulteriori stranezze evidenti nello spaziotempo interno.
Tutto questo se ti riferisci alla soluzione delle equazioni di Einstein  che descrive un buco nero di Kerr carico eterno. Per un buco nero non eterno che si formerebbe invece da un collasso di materia rotante carica non è assolutamente ovvio che si produca una struttura di questo genere. Non credo che tu abbia capito molto di quello che ho scritto. E' difficile (è impossibile direi)  trattare questi argomenti così avanzati, senza avere capito il linguaggio tecnico e la matematica che sta dietro ad esso. Mi dispiace. Per esempio, il fatto che dici "buco nero puntifirme" significa che non hai probabilmente capito cosa sia un buco nero. Non capisco che senso abbia porsi domande difficili su qualcosa di cui non si abbia capito la struttura "elementare". Meglio cercare di capire prima le cose più semplici.
In ogni caso il buco nero di Kerr non c'entra nulla con i buchi neri il cui orizzonte degli eventi (la sezione spaziale di esso) è una superficie di dimensione 2 che non sia una sfera (ma è "topologicamente" un'altra superifcie come un toro). Per il buco nero di Kerr che dici tu l'orizzonte degli eventi è comunque una sfera. 
Non chiedermi libri divulgativi su cui capire facilmente queste cose così mostruosamente complicate. Conosco un vecchissimo libro di R.M. Wald (che tra l'altro conosco ormai abbastanza bene come persona) che tratta di Big Bang e buchi neri. In Italia è stato tradotto da Bollati Boringhieri, forse si trovfa ancora. 
E' un libro molto datato specie sulla parte cosmologica, tuttavia non cerca di ingannare il lettore con facilonerie. E' comunque un testo difficile.
Ciao, Valter

Valter Moretti ha scritto:
 > Elio, ciao, sì che teoricamente esistono, basta che lo spaziotempo
 > abbia costante cosmologica negativa. L'orizzonte può avere anche
 > topologie più complicate di genere arbitrario. Sono usati anche in
 > teoria delle stringhe.
Ciao Valter.
Tutto mi sarei aspettato, meno che una tua risposta.
Pensavo che tu avessi completamente abbandonato i newsgroups, ma vedo
che non è così.
E' che leggevi ma non scrivevi, oppure è stato un caso se sei tornato
a farti sentire?
Comunque, anche se sei intervenuto per correggere un mio difetto
d'informazione, sono felice di averti potuto leggere di nuovo.
 
Entrando un pochino nel merito, premetto che ho solo letto il sommario
dell'articolo di Vanzo, e non provo neppure ad andare più a fondo...
Se capisco qualcosa, questa topologia dell'orizzonte degli eventi non
ha niente a che vedere col momento angolare, ossia con la soluzione di
Kerr-Newman che vale per uno spazio-tempo asintoticamente piatto.
Debbo dire che intuitivamente mi riesce difficile vedere come una
costante cosmologica non nulla, che può essere importante solo su scala
appunto cosmologica, possa influire sulla topologia dell'orizzonte
degli eventi, che potrebbe avere un'estensione estremamente più
piccola.
Ma mi fermo qui.
-- 
Elio Fabri

 "elementare". Meglio cercare di capire prima le cose più semplici.
Superfluo che dica che sono d'accordo.
 
Sono anni e anni che ribatto su questi concetti, ma è come battere la
testa contro un muro: la gente non capisce, non accetta, crede che si
voglia fare i difficili.
Quando non dicono di peggio, ossia che se non sappiamo spiegare le
cose in modo semplice ("fisico" amano dire) è perché non le abbiamo
capite bene neppure noi.
Tu sai che io sono un po' più "fisico" di te, ma a questo modo
d'intendere la fisica mi ribello energicamente.
Tuttavia gente che si trova in imbarazzo di fronte alla formula della
legge di Coulomb, ha la faccia tosta di dire che loro ragionano in
modo fisico, mentre io fuggo nella matematica perché la "vera" fisica
non la capisco :-<
 
Purtroppo nel tempo ormai lungo in cui tu hai cessato di partecipare
alle discussioni, il livello di questi NG si è molto abbassato.
Alcuni pochi ancora resistono, ma sono quasi sommersi da una marea di
ignoranti presuntuosi che abusano del loro diritto di parola.
Perciò sarebbe bello se tu volessi tornare a darci manforte, ma non se
ne avrai tempo e voglia...
 
 
-- 
Elio Fabri

 
 
In realtà, hai ragione,  non è solo l'orizzonte degli eventi ad avere topologia diversa da quella di una sfera, è tutta una parte della sezione spaziele dello spaziotempo che ce l'ha. 
Lo spaziotempo di un buco nero eterno, invece di essere omeomorfo a S^2 x R^2 come per la varietà di Kruskal (e quel S^2 è la topologia in particolare dell'orizzonte degli eventi), appena accendi la cosatante cosmologica negativa, puo avere topologia G x R^2, dove G è una varietà bidimensionale di genere arbitrario. Il caso più semplice è il toro a 2 dimensioni.
Comunque quella che mi pare dici tu è una cosa seria: significa che passare da una costante cosmologica non negativa ad una negativa cambia pesantemente la natura dell'insieme delle soluzioni dell'equazione di Einstein, permettendo differenti topologie alle soluzioni di buco nero (se la costante cosmologica è nulla o positiva (su quest'ultimo punto non ricordo bene)) allora c'è un teorema di Hawking che dice che i buchi neri devono per forza essere con orizzonte topologicamente sferico.
Si potrebbe dire che si ha una sorta di instabilità: variazioni piccole di un parametro, la costante cosmologica, hanno conseguenze globali pesantissime.
Gli spazitmpo con costante cosmologica negativa sono teoricamente interessanti. Per esempio il capostipite è lo spazio di anti-deSitter, rispetto a cui sono state formulate le varie congetture olografiche (alcune dimostrate anche se gli stringhisti non sembrano saperlo)...peccato che la costante cosmologiac del nostro universo sia positiva!
 
Riguardo a buchi neri toroidali rotanti, ci sono! li abbiamo teoricamente scoperti 16 anni fa Klemm, Vanzo e me (l'articolo pretendeva di costruire anche buchi neri più complicati rotanti, ma poi ci siamo accorti che un passaggio di compattificazione  che facciamo nell'articolo non si può fare per topologie più complicate del toro). Si chiamano appunto buchi neri KMV. Qualcuno ora li usa per fare non ho capito cosa con il plasma gluoni quarks (
http://arxiv.org/abs/1206.0120
). Ma ormai sono appunto 16 anni che non penso più a queste cose, per cui non ne capisco più quasi nulla.
 
Ciao, Valter

 Non chiedermi libri divulgativi su cui capire facilmente queste cose così >mostruosamente complicate. Conosco un vecchissimo libro di R.M. Wald (che tra >l'altro conosco ormai abbastanza bene come persona) che tratta di Big Bang e >buchi neri. In Italia è stato tradotto da Bollati Boringhieri, forse si trovfa >ancora. 
 
Bene grazie! ma non mi è mai passato per la testa di capire facilmente cose del genere..

 ne avrai tempo e voglia...
 
Vuoi riversare in questa specifica discussione tutte le tue frustazioni?
Io per caso nello specifico ho detto che non sai spiegare le cose? non mi sembra, quindi xke parli di queste cose qui?
 
Forse dal basso della mia ignoranza e incompetenza in campo fisico, come ho ammesso da subito, potrei pero darti un semplicissimo suggerimento per "combattere"(visto che la vuoi vedere come una guerra) ignoranti e presuntuosi e cioè ignorare le domande che ritieni sciocche e non partecipare alle discussioni che ritieni non siano all'altezze delle tue conoscenze e vedrai che col tempo.. quando la gente non riceve piu risposte, smetterà anche di postare cose che dal tuo punto di vista sono sciocchezze.
 
In it.scienza.fisica ti ho anche ringraziato per la risposta, ma anche li non hai perso occasione di rispondere in modo antipatico e di sicuro non costruttivo rispetto all'argomento di discussione.
 
In definitiva, nessuno ti ha mai obbligato a rispondere alle discussioni, semmai forse da quello che vedo(in questa ed in altre discussioni), dal modo in cui rispondi è solo il tuo ego che ti crea qualche costrizione.
 
Ed altra cosa: se vuoi raccontare a Valter di tutte le tue battaglie contro l'ignoranza nei NG, potresti anche scrivergli una email privata, invece di continuare ad aggiungere discorsi fuori argomento alle discussioni aperte da altri.

 E cosa ancor piu importante NON OBBLIGA nessuno a dover dare risposte esatte.
 
Non si tratta di risposte esatte o no, si tratta di risposte sensate o no, che non portano da nessuna parte e non insegnano nulla se non ad autoconfondersi ulteriormente: se tu pretendi che ti risponda come sono scrtti i libri, la maggior parte, dei libri divulgativi, allora puoi accontentarti di quelli. 
 
 
Valter Moretti

 se dice buco nero puntiforme, ha sicuramente le idee confuse.
Non lo dice.
Ma anche chiamare "puntiforme" la singolarità non mi piace.
Qui non voglio aggiungere altro, ma mi riprometto di tornare sul tema
in isf, per il beneficio di coloro che sono stati ingannati da una
divulgazione approssimativa e non si offendono se uno glielo dice.
 
 
-- 
Elio Fabri

 alle discussioni aperte da altri.
Altro argomento privo di senso.
Sollevo quei temi perché sono pertinenti alle discussioni e possono
interessare (di fatto interessano) altri.
Se non interessano te, questo è del tutto irrilevante.
Comunque, questo NG è moderato, e finché il moderatore non interviene
tu faresti bene a non pretendere di prendere il suo posto.
Certamente a questo punto sarà bene smetterla, perché se no lo tiriamo
per i capelli...
 
 
-- 
Elio Fabri

per i capelli...
 
E se il moderatore fosse calvo?
:-)
 
Luigi Caselli

 
 
Esatto, sensato o meno... mi pare che sia solo una questione di precisione nei ragionamenti! Se faccio una domanda imprecisa io personalmente mi accontento di una risposta imprecisa... quindi stare a discutere dei dettagli e del rigore espositivo è un pò superfluo in questa sede, credo.
Di solito mi accontento dei libri infatti! anzi mi da anche un certo fastidio dover domandare direttamente queste cose..  solo che questa cosa in particolare non l'ho trovata finora ed ho pensato di scrivere qui.
 
Cmq capisco che il problema principale è soprattutto di comunicazione quindi cerco di esporre la mia domanda in maniera più essenziale, e ti prego gentilmente se puoi spendere ancora un pò di altro tempo nel rispondermi, xke sono abbastanza sicuro che la domanda di base non sia poi così assurda.
 
Buco nero toroidale o meno... la mia domanda è se può esistere una qualunque configurazione: osservatore-singolarità in maniera tale che il campo gravitazionale si annulli(per questo avevo pensato alla forma toroidale) senza causare effetti distruttivi sull'osservatore, e se al contempo in questo "luogo"(o stato di moto) si possa cmq avere una distorsione temporale rispetto ad un osservatore molto lontano che non viene influenzato in nessun modo dalla stessa singolarità.
 
Se non sbaglio, mentre un osservatore si avvicina verso un buco nero il suo tempo dovrebbe scorrere in maniera piu lenta rispetto ad un osservatore molto distante giusto?
Questo vale anche per una singolarità? o per un qualunque corpo massivo molto denso giusto?
 
Probabilmente non c'è neanche il bisogno di tirare in ballo la singolarità e buchi neri, forse è sufficiente anche un qualunque oggetto abbastanza denso da generare distorsioni spaziotemporali di una certa entità...
 
grazie a tutti quelli che risponderanno a questa specifica domanda.

 grazie a tutti quelli che risponderanno a questa specifica domanda.
 
Ciao, Valter

Hello, Luigi!

nahh non ancora  :-)