¿De qué está hecha la masa de un agujero negro? Si la materia compensa la masa, ¿cómo puede existir tanta materia en una singularidad?

Answer 1

En el ejemplo más simple de un agujero negro, el agujero negro de Schwarzschild, la masa se da simplemente como un parámetro [math] M [/ math] que se define (en unidades apropiadas) como la mitad del radio del agujero negro, mientras que El radio del agujero negro se define como el doble de la masa.

En otras palabras, el agujero negro tiene un solo parámetro con el que puedes “jugar” y puedes elegir ese parámetro para que sea el radio o la masa, ya que ambos dependen entre sí.

En esta definición de un agujero negro, no hay ninguna referencia a de qué está “hecha” la masa, por la sencilla razón de que no importa . La solución de Schwarzschild simplemente describe el campo gravitatorio fuera de cualquier masa esférica. No solo se aplica a los agujeros negros sino también a objetos más mundanos como las estrellas.

En el caso de las estrellas, la masa está hecha de hidrógeno y helio (más algunos otros elementos). Pero bien podría estar hecho de unicornios; lo único que importa es que la estrella es un objeto esférico que tiene cierta masa [math] M [/ math] que crea un campo gravitatorio que puede describirse utilizando la solución de Schwarzschild.

Cuando una estrella se colapsa, puede crear una estrella de neutrones, que es un objeto relativamente muy pequeño (radio de unos pocos kilómetros) y está compuesta casi totalmente de neutrones. Si la estrella es lo suficientemente masiva, el colapso creará un agujero negro.

Sin embargo, no tiene sentido decir que un agujero negro creado como resultado del colapso estelar es solo una “estrella de neutrones más pequeña” y, por lo tanto, está compuesto de neutrones; Si asumimos que en un agujero negro toda la masa se concentra dentro de un único punto llamado singularidad, entonces no puede estar hecha de neutrones ni de ningún otro fermión (partículas de materia), ya que los fermiones obedecen el principio de exclusión de Pauli: no puede tener más de dos. De ellos ocupan el mismo punto.

La respuesta correcta a su pregunta es que simplemente no sabemos de qué está “hecha” la masa del agujero negro; de hecho, no está del todo claro que la pregunta tenga sentido . Sin embargo, como expliqué anteriormente, la solución de Schwarzschild es una descripción perfectamente buena de cualquier masa esférica, incluidas estrellas y agujeros negros, y no necesita saber de qué está “hecha” esa masa para describir un agujero negro.

Answer 2

Su pregunta entiende mal la naturaleza de la masa, la materia y el espacio-tiempo. En la singularidad, ya sea la hipotética singularidad puntual o la singularidad en el anillo más realista identificada por Kerr y otros (en cualquier agujero negro giratorio), la singularidad en sí misma no tiene nada que ver con la “interacción” entre las partículas que proporcionaron masa, porque el espacio-tiempo se ha distorsionado y comprimido infinitamente hasta el punto de que el concepto mismo de una partícula ha dejado de tener significado.

Por definición, tales singularidades (a diferencia de las regiones del espacio que las rodea , es decir, los agujeros negros reales) no son parte del dominio sobre el que se definen términos como “partícula”. En cambio, están más allá de tales conceptos.

Cuando una partícula entra en la singularidad, deja de existir como partícula debido a que el concepto de partícula ha dejado de existir. Si bien la masa de la singularidad podría reducirse (como cuando, como la radiación de Hawking, el agujero negro emite una partícula masiva), no debe entenderse como el tipo de interacciones que ocurren en el espacio normal.

Answer 3

La masa no proviene de la materia, sino de la interacción de las partículas con el campo de Higgs. Entonces, ¿qué sucede cuando tienes millones de partículas masivas muy cerca unas de otras? No creo que realmente lo sepamos. Los efectos mecánicos cuánticos y la relatividad general se mezclarían tremendamente y esta pregunta debería quedar ligeramente fuera de su capacidad combinada para predecir todo armoniosamente. Pero en general, los efectos mecánicos cuánticos podrían permitir una solución de no singularidad que se aproxime a una singularidad.

Answer 4

No hay singularidad.

La respuesta de Edward Cherlin a ¿Puede un agujero negro realmente tener volumen cero?

La mecánica cuántica no permite que ninguna partícula sea confinada en un espacio más pequeño que su longitud de onda. Para que tanta materia sea comprimida en el núcleo de un agujero negro, debe estar hecha de bosones, que pueden superponerse, a diferencia de los fermiones, como los electrones y los neutrones. La presión de degeneración del electrón retiene las estrellas enanas blancas, y la presión de la degeneración de neutrones retiene las estrellas de neutrones. Tal vez la presión de la degeneración de los quarks podría sostener una estrella de los quarks.

Answer 5

La fuente de la masa de un agujero negro depende de dónde se encuentre. Si está fuera del agujero negro, la masa proviene de todo lo que ha caído hacia el agujero, extendiéndose en una capa extremadamente delgada que se aproxima al horizonte de eventos. Esto se debe a que la gravedad ralentiza el tiempo para los observadores distantes, y nosotros, los agujeros negros exteriores, nunca vemos nada que se caiga. Si caes en un agujero negro, nunca verás la masa de la que está compuesto: esa masa ha Caído delante de ti hacia la ‘singularidad’. Sin embargo, la singularidad NO es un punto infinito. No sabemos qué sucede en los centros de los agujeros negros, pero estamos bastante seguros de que se activan algunos efectos cuánticos extremos y hay una región muy densa pero finita en la que cae toda la masa entrante. Nunca verás esa regla porque antes de que te acerques a ella, las fuerzas de la marea te habrán desgarrado, e incluso los átomos y los núcleos de los que estás hecho, separados en partículas fundamentales.

Answer 6

Un agujero negro no es un punto, tiene un radio (el Schwarzchild) definido por:

r = 2GM / c ^ 2

Este es el valor tradicional primero calculado por Karl Schwarzchild poco después de que Einstein publicara por primera vez el GR. Surgen preguntas sobre dónde se localiza la masa: si se considera una densidad de superficie, entonces hay una energía interna (M ^ 2) G / 2r que no se contabiliza.

Answer 7

Siga la progresión de la densidad de masa: Tierra, Sol, supernova, estrella de neutrones, estrella de quarks, … Agujero negro.

¿Qué objeto es más denso que un quark? – Agujero negro.

La “singularidad” es una construcción matemática y probablemente no real. Sin embargo, es probable que la dimensión sea del orden del quark.

El concepto de singularidad se deriva de la “propiedad esférica” ​​de Newton para describir a dónde se dirige la fuerza gravitatoria – hacia el centro de masa.

Answer 8

La masa de los agujeros negros puede estar compuesta de un plasma de quark-gluon o quizás de un plasma de cuerdas. No se pueden hacer experimentos actualmente, por lo que es difícil decirlo definitivamente.