Agujero negro primordial vs. agujero negro

  1. ¿Existen distinciones claras entre los agujeros negros primordiales y el agujero negro habitual?

  2. ¿Puede un agujero negro primordial volverse masivo sin problemas para convertirse en un agujero negro?

  3. ¿Puede un agujero negro volverse menos masivo para convertirse en un agujero negro primordial? decir por evaporación?

Algunos hechos:

  • Las masas de los agujeros negros primordiales pueden estar muy por debajo de la masa estelar, por lo tanto, mucho menos que las masas de los agujeros negros.

  • Los agujeros negros primordiales son un tipo hipotético de agujero negro que se formó poco después del Big Bang. En el universo primitivo, las altas densidades y las condiciones heterogéneas podrían haber llevado a regiones suficientemente densas a sufrir un colapso gravitacional, formando agujeros negros. Yakov Borisovich Zel'dovich e Igor Dmitriyevich Novikov en 1966 propusieron por primera vez la existencia de tales agujeros negros. La teoría detrás de sus orígenes fue estudiada en profundidad por primera vez por Stephen Hawking en 1971. Dado que los agujeros negros primordiales no se formaron a partir del colapso gravitacional estelar, sus masas pueden estar muy por debajo de la masa estelar (c. 4 × 10 30 kg).

  • Los agujeros negros primordiales podrían ser un tipo de materia oscura llamada MACHO, que significa objetos de halo compactos y masivos, porque los astrónomos creen que se encuentran en los halos, o en las afueras, de las galaxias. Tales agujeros negros serían difíciles de ver si simplemente estuvieran flotando tranquilamente en el espacio y se mantuvieran apartados.

Respuestas (3)

Las únicas propiedades que tiene un agujero negro son su masa y giro (y, en teoría, la carga eléctrica, pero no esperamos encontrar agujeros negros con carga eléctrica en la naturaleza).

La única diferencia entre un agujero negro primordial y un agujero negro de origen estelar es cuando se forman los agujeros negros. Los agujeros negros primordiales (si existen) están formados por procesos en el Universo primitivo, como durante una transición de fase. Los agujeros negros de origen estelar se forman a partir del colapso estelar. Por tanto, un agujero negro primordial no puede convertirse en un agujero negro de origen estelar, y viceversa.

Sin embargo, si tuviera dos agujeros negros, no habría forma de hacer experimentos en el agujero negro para decir cuál era primordial y cuál era de origen estelar. La forma en que los distinguiríamos se basa en la teoría de la evolución estelar, que pone un límite inferior a la masa de los agujeros negros, mientras que los agujeros negros primordiales pueden tener una masa menor.

"No esperamos encontrar agujeros negros cargados eléctricamente en la naturaleza" -> ¿Por qué? Creo que los investigadores también proponen un agujero negro cargado eléctricamente o magnético en la naturaleza.
Básicamente, la misma razón por la que no ves grandes cúmulos de materia cargada: si tienes un agujero negro con carga positiva, atraería electrones hasta que se neutralizara. Sin embargo, como objetos puramente teóricos , es divertido pensar en los agujeros negros con momentos monopolares eléctricos y magnéticos.
@Andrew, pero eso supone que hay suficientes electrones en las cercanías del agujero negro para que se neutralice, ¿no?
@Michael Esta es una respuesta simplista pero también seria. Si el agujero negro se formó con una cantidad macroscópica (grande) de carga positiva, debemos haber obtenido esas cargas de alguna parte, ya que el Universo que observamos es eléctricamente neutro con buena precisión. Entonces, cualquier proceso que formó un agujero negro con carga positiva muy probablemente también formó una nube igual y opuesta de carga negativa.
Un poco más en serio... veamos dos casos. Uno sería un agujero negro formado como consecuencia de una supernova. Tal vez, por alguna razón, los núcleos cargados positivamente colapsaron en un agujero negro y los electrones fueron expulsados ​​​​de la supernova. Bueno, si fuera una cantidad macroscópica de carga, esa carga positiva atraerá los electrones expulsados. Como otro ejemplo, los agujeros negros supermasivos suelen tener discos de acreción con mucha materia, lo que sería una gran fuente de cargas.

Ha declarado correctamente, en su pregunta, la principal diferencia entre los agujeros negros primordiales y los agujeros negros formados por colapso estelar: es simplemente una gran diferencia en masa.

El término "primordial", por supuesto, se refiere a cuándo se formó el agujero negro, por lo que se podría decir que la terminología solo se refiere a eso. Pero el punto es que en el universo muy primitivo uno puede sugerir mecanismos por los cuales se podrían formar agujeros negros de masa modesta, pero es poco probable que esos procesos reúnan material equivalente a estrellas enteras y formen un agujero negro más pesado. Mientras tanto, el colapso estelar puede formar agujeros negros de masa, digamos algunas veces la masa solar (o más), pero es difícil encontrar un proceso que pueda formar un agujero negro menos masivo. Entonces, estos dos procesos diferentes conducen a agujeros negros de diferente masa.

(En realidad, algunas estimaciones sugieren que podría ser posible un agujero negro primordial de hasta una masa solar; ver comentarios).

Un agujero negro primordial sigue siendo una hipótesis, aún no con evidencia observacional, pero lo suficientemente probable como para ser tomado en serio. No sé qué distribución de masa se predice, pero la masa podría ser tan alta como la de una montaña, digamos ( 10 12 kg). Eso todavía es pequeño en comparación con varias masas solares. En su pregunta, pregunta si un agujero negro de este tipo podría crecer absorbiendo material. Ciertamente podría, pero el problema es que el proceso sería demasiado lento para haber tenido mucho efecto porque el agujero negro es pequeño: ¡el radio de Schwarzschild es de alrededor de un femtómetro (el tamaño de un núcleo atómico)! Un agujero negro tan pequeño nunca encontrará suficiente material para crecer sustancialmente. Es más probable que se evapore. La evaporación terminaría en un estallido de rayos gamma pero hasta ahora no se ha detectado ningún estallido de la forma correcta.

Los agujeros negros más grandes no se evaporan porque el proceso de evaporación (que, dicho sea de paso, no es universalmente aceptado) se vuelve muy lento a medida que aumenta la masa, y un agujero negro lo suficientemente pesado absorberá más masa incluso de la radiación cósmica de fondo que podría eliminarse por la radiación de Hawking.

Entonces, el resultado neto es que los agujeros negros en regímenes de masa muy diferentes permanecen en esos regímenes muy diferentes durante muchos miles de millones de años. No evolucionan lo suficientemente rápido para llegar a ser como los demás en este momento.

Esta es una gran respuesta, pero solo una nota de que la distribución de masa de los agujeros negros primordiales es realmente muy incierta (como era de esperar), y hay documentos que sugieren que puede producir agujeros negros primordiales que son aproximadamente o ligeramente más ligeros que 1 masa solar, por ejemplo: arxiv.org/abs/astro-ph/9708060 .
@Andrew gracias; Ajustaré un poco el texto para reflejar esto.
Con respecto a "los agujeros negros más grandes no se evaporan", esto parece necesitar una pequeña corrección. En algún momento lejano en el futuro, la temperatura de la radiación de un agujero negro será mayor que la CBR, que se vuelve cada vez más pequeña.
@Buzz Quise decir que no se evaporan en los tipos de escalas de tiempo que son relevantes para responder la pregunta. Su punto es sobre una escala de tiempo muy diferente, que es, de hecho, tan larga que no podemos esperar con confianza que nuestro conocimiento limitado de tales cosas sea adecuado.
Hola, Andrew: es posible que no haya entendido bien la intención de la pregunta de los 3 elementos. No percibí que incluyera ninguna limitación de tiempo.

Los agujeros negros primordiales tendrán una temperatura más alta debido a la radiación de Hawking que los agujeros negros estelares.

Esa es una consecuencia de la baja masa, no si se formaron primordialmente. Un agujero negro de la misma masa emite la misma radiación de Hawking, sea primordial o no.
Agujero negro primordial vs. agujero negro
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v