Las enanas blancas generalmente no colapsan, ya que tienen una presión de degeneración de electrones debido al principio de exclusión de Pauli. Sin embargo, si uno acumula masa más allá del límite de Chandrasekhar, es energéticamente favorable para que los electrones se combinen con protones y formen neutrones. Esto nos da una estrella de neutrones.
Sin embargo, las estrellas de neutrones generalmente no colapsan en agujeros negros debido a la presión de degeneración de neutrones. ¿Cómo es posible que más allá del límite LOV, el principio de exclusión de Pauli ya no impida el colapso? ¿No debería evitar que los neutrones, que son fermiones, se compriman aún más?
He visto respuestas que involucran estrellas de quarks, pero esas son puramente hipotéticas. ¿Cuál es la explicación más aceptada para esto?
El escenario que describe puede ocurrir. Por otro lado, en realidad puede ser que la neutronización en una enana blanca sea el desencadenante de una supernova termonuclear de tipo Ia.
Es posible que esté malinterpretando el Principio de exclusión de Pauli (PEP). El PEP establece que dos fermiones no pueden ocupar el mismo estado cuántico, no que no puedan ocupar el mismo espacio o comprimirse a la densidad que desee. Los estados cuánticos aquí consisten en dos estados de espín para cada estado de impulso posible. En un gas degenerado, todos estos estados se llenan hasta la energía de Fermi. Todo lo que sucede cuando la estrella de neutrones se vuelve más pequeña (o colapsa), es que la energía de Fermi sigue aumentando a medida que aumenta la densidad de neutrones, y la presión de degeneración de neutrones sigue aumentando como consecuencia.
Sin embargo, en la Relatividad General, la presión (como la masa/energía) es una fuente de curvatura gravitatoria y, de hecho, aumenta el gradiente de presión necesario para sostener la estrella. En un cierto umbral de radio, un pequeño factor más grande que el radio de Schwarzschild, se alcanza un punto de inestabilidad en el que aumentar la presión es contraproducente. Más allá de esto, puede hacer que la presión sea tan grande como desee y no evitará la formación de un agujero negro.
Incluso dentro del BH no necesariamente hay un problema con el PEP. Puede comprimir fermiones a una densidad infinita siempre que puedan tener un impulso infinito.
En términos de Layman, no sería necesario superar el principio de exclusión de Pauli para formar el agujero negro. Una estrella de neutrones de cierto tamaño se encogerá por debajo de su radio de Schwarzschild de forma natural. Eso no es difícil de ver. De hecho, al igual que las enanas blancas, las estrellas de neutrones se vuelven más pequeñas en radio a medida que ganan masa. La masa máxima no sería mucho más de 2,5 masas solares más allá de las cuales la estrella de neutrones no podría evitar convertirse en un agujero negro.
Los efectos relativistas se complican, como lo que sucede precisamente en la dilatación del tiempo del 100% y más allá.
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Ahora, en cuanto a lo que sucede dentro del agujero negro, hay dos puntos generales que puedo señalar. Una es que, a medida que los neutrones (materia de quarks, lo que sea), se vuelven más compactos, el peso y la fuerza para compactarlos siguen aumentando. Eso es bastante obvio. Casi se convierte en la pregunta de la fuerza imparable (peso y gravitación) frente al objeto inamovible (exclusión de Pauli). El problema de saber exactamente lo que sucede es esencialmente el problema de la singularidad. Las matemáticas se rompen. No creo que nadie lo sepa.
Otra forma en que me gusta verlo es que los gluones, como los fotones, se mueven a la velocidad de la luz. Dentro de un agujero negro, los gluones, como los fotones, serían atraídos hacia el centro, sin poder volar hacia afuera y esa propiedad podría reducir en gran medida el tamaño de un protón o un neutrón hasta el tamaño de . . . ¿Quizás un electrón? pero de nuevo, ¿quién sabe? Tal vez algún tipo de túnel cuántico mantenga el tamaño de los neutrones algo consistente, pero la velocidad de escape gravitacional que excede la velocidad de la luz podría reducir en gran medida el tamaño más estándar/observado de los neutrones. (Pienso).
Sé que pediste la explicación más aceptada y solo he tocado esto desde el punto de vista de un profano, así que, con suerte, alguien con un cerebro más grande que yo responderá esta con más precisión a tu pregunta específica.
Puedo ver por qué haces la comparación con las enanas blancas, pero en realidad aún no comprendemos los efectos de la gravedad y la presión lo suficientemente bien en esas densidades para poder saber con seguridad si una estrella de neutrones en acreción colapsará directamente en una negra. agujero o entrar en alguna fase intermedia como las estrellas de quark que mencionaste.
Por lo que siempre me han enseñado, la opinión aceptada es que el principio de exclusión de Pauli solo funciona hasta cierto punto, y una vez que la gravedad lo supera, la estrella colapsa en una singularidad y forma un agujero negro. En el tiempo que estudié en mi curso de pregrado, no escuché ninguna mención de las estrellas de quarks o cualquier otro paso intermedio (aunque no es que estuviera buscando).
Para crear un agujero negro, un cuerpo debe ocupar un radio menor que su límite de Schwarzschild. Si un cuerpo tiene una masa superior a 3,2 masas solares, el comportamiento teórico del neutrón es que la fuerza que actúa sobre los neutrones debido a la presión de la masa colectiva de la estrella provocaría el colapso del neutrón. Entonces, la forma en que una estrella de neutrones formaría un agujero negro es teniendo una estrella compañera que pierde materia a la estrella de neutrones. Si la masa de la estrella de neutrones está cerca de la masa de 3,2 masas solares, la estrella teóricamente colapsará en un agujero negro cuando se acumule suficiente materia para exceder el límite crítico.
La advertencia es que no hay fuerza en el universo que pueda acelerar la energía más rápido que la velocidad de la luz. Cuando el neutrón colapsa, su superficie debe acelerarse a un ritmo que excede la velocidad de la luz, por lo que, de hecho, esto no está permitido. Una teoría alternativa es que la materia no colapsa en una tuerca de agujero negro, sino que existe en una densidad de energía que está justo por encima de su límite de Schwartzschild. De hecho, las observaciones recientes hechas por Ligo de la colisión de agujeros negros y por las observaciones recientes de la colisión de la nube de gas G2 de Sagittarius A * de hecho se ajustan mucho más a este modelo de lo que estos objetos son, de hecho, verdaderos agujeros negros. Cuando la nube de gas G2 interactuó con Sagitario A*, no creó una gran producción de energía, sino que hubo una pequeña liberación de energía consistente con una estrella negra que existe en un estado de energía justo por encima de su verdadero horizonte de eventos. Estos objetos no emiten luz y, por lo tanto, son prácticamente indistinguibles de los agujeros negros, excepto cuando interactúan con otros objetos.
Cuando LIGO observó por primera vez una onda gravitacional, hubo un pequeño estallido de rayos gamma 0,04 segundos después de que la onda gravitatoria golpeó. No debería haber explosiones de rayos gamma cuando los agujeros negros se fusionan. Hubo un artículo escrito en junio de 2016 que utilizó modelos estadísticos para sugerir que el GRB no ocurrió. (El trabajo de alguien estaba en juego). Cuando observa el método que usaron, prácticamente elimina cualquier posible observación de un GRB que estaría asociado con una fusión de estrellas oscuras debido al débil GRB que produciría. Por lo tanto, no se podría observar ninguna fusión de agujeros negros en el futuro asociada con una observación de ondas gravitacionales, a menos que sea una fusión de estrellas de neutrones, que produce un GRB mucho más grande. Recientemente, LIGO anunció un evento de este tipo en el que dos estrellas de neutrones se fusionaron y esto coincidió con un GRB.
El problema con la creación de agujeros negros es que la materia en el horizonte de sucesos, o simplemente la energía, debe acelerar más rápido que la velocidad de la luz, lo que no permite la relatividad. La respuesta es que el propio espacio-tiempo se está colapsando más rápido que la velocidad de la luz. Cabe entonces preguntarse cómo pudo suceder esto si la relatividad no permite velocidades súper luminosas. Para acelerar el espacio-tiempo a velocidades súper luminosas, algo debe haber arrastrado el espacio-tiempo a esta aceleración. Pero, eso no está permitido. De hecho, lo que realmente muestran las observaciones es que lo más probable es que los agujeros negros no existan en la naturaleza. Para respaldar esto, la búsqueda de planetas extraterrestres no ha encontrado ningún agujero negro que orbite alrededor de otras estrellas. Desde 1968, solo se han encontrado alrededor de 20 candidatos a agujeros negros de masa estelar en cualquier lugar. Si existen donde estan? Cada observación realizada es consistente con las estrellas negras y solo los modelos matemáticos son consistentes con los agujeros negros.
También debemos considerar que la teoría actual predice que los agujeros negros explotarán al final de sus vidas a medida que se evaporan. No se han observado picos de energía de esta naturaleza y, sin embargo, debería haber algunos si la teoría es correcta. También debemos considerar que el CERN debería haber producido agujeros negros en los niveles de energía que han empleado y no se han creado agujeros negros. Esto no se esperaba.
Papel de estrellas negras. https://arxiv.org/pdf/1611.03853.pdf
Una mejor solución para el problema de punto final fuera de control https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.77.044032
El truco estadístico y la lógica utilizados para eliminar futuras observaciones de fusión de estrellas negras
El no evento de la colisión Sagittarius A* G2 http://earthsky.org/space/milky-ways-black-hole-more-active
Decano
señor cumferencia
james k
señor cumferencia