¿Es posible tener un agujero negro en el espacio vacío?

Si la velocidad de escape de dos objetos muy masivos es cercana a la velocidad de la luz, y esos objetos se orbitan entre sí (ignoremos el límite de Roche para este ejercicio), ¿es posible que la masa combinada de estos dos objetos sea lo suficientemente grande como para que sus centro de masa , mientras que en el espacio vacío entre ellos, ¿es efectivamente un agujero negro? ¿Es posible que este ya sea el caso con los agujeros negros que hemos observado, pero no podemos decirlo, debido a la naturaleza de captura de información de los agujeros negros?

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La razón por la que hice esta pregunta es que el reciente descubrimiento de un agujero negro muy masivo me hizo preguntarme si era posible que este agujero negro fuera de hecho una colección de estrellas casi fusionadas (quizás de muchas galaxias), y su masa combinada era tan grande que, aunque localmente había información debido a su acumulación de espacio-tiempo, a nuestra parte tranquila del espacio le pareció un gran agujero negro. Inicialmente no mencioné esto porque no quería distraer la atención de la idea fundamental sobre la que se basaba mi pregunta.

¿Cómo definirías un agujero negro?
Masa tan grande que la luz no puede escapar.
Si lo defines así es trivial que, en un punto donde no hay masa, no pueda haber un agujero negro. Hay que tener más cuidado en la definición. Mi punto es que esto bien puede ser solo una cuestión de definición en lugar de algo muy interesante físicamente.
¿No es un centro de masa significativo? Después de todo, ¿no es eso lo que compone un agujero negro, partículas no contiguas con un centro de masa?
El centro de masa entre dos objetos es solo un concepto, no tiene propiedades físicas...
¿Qué hace que un agujero negro adquiera propiedades físicas? No es una sola cosa, sino un concepto derivado del centro de masa de sus partículas constituyentes, ¿no?
Pero es cada partícula la que proporciona las propiedades físicas, simplemente las agrupamos para que sea más fácil que calcular cada partícula por separado.
¿No es eso lo que estoy haciendo? ¿Dónde termina el continuo y comienza la cuestión de hecho en esta teoría? Tomemos, por ejemplo, un agujero negro que tenía un gran espacio entre dos extremos de su masa, y ese espacio estaba separado por barras de metal (barras de unobtainio :). ¿Ya no sería un agujero negro, aunque su centro de masa estuviera entre los dos?
Piénsalo en términos de fuerza. Todavía habría una fuerza promedio causada por todas las partículas que no permitiría que la luz escape. Agrupar las partículas es conveniente porque a medida que te alejas, una masa puntual se convierte en un modelo cada vez mejor. Entonces, sí, si está preguntando estrictamente si la luz no podría escapar de la vecindad general, seguro, posiblemente.
Una cosa que puede ser importante mencionar aquí es que un agujero negro está completamente especificado por su masa total. METRO , su momento angular j , y su carga q . Este es el "teorema sin cabello", y muestra que cosas como distribuciones de masas extrañas, etc., no pueden suceder.

Respuestas (1)

No, eso no es posible. Incluso si los dos cuerpos pudieran comprimirse para ser un poco más grandes que su radio de Schwarzschild (realmente no pueden, sin colapsar aún más hasta convertirse en agujeros negros), su radio de Schwarzschild combinado, que crece linealmente con la masa, es el doble de sus radios individuales de Schwarzschild. Eso significa que incluso si efectivamente rodaran sobre otras superficies, aún serían, por construcción, un poco más grandes que el radio combinado de Schwarzschild. Si quisiera comprimirlos por debajo, necesitaría comprimir los cuerpos individuales para ir por debajo de sus radios individuales de Schwarzschild.

Además, cualquier cosa que forme un agujero negro colapsará hasta convertirse en un punto, sin recordar sus componentes anteriores (como la cantidad de objetos utilizados para crearlo). Solo se recuerda la masa, la carga y el momento angular.

Esta respuesta luego concluye que ningún objeto puede ser lo suficientemente denso para ser un agujero negro a menos que todas sus partes constituyentes se "toquen", lo que entonces concluiría que cualquier cosa dentro de un límite de Schwarzschild debe estar unida (bastante perfectamente unida). ¿Es esto cierto?
De acuerdo, no soy un relativista general, pero no puedo pensar en ninguna configuración en la que eso pueda suceder. Los BH se forman a partir del colapso de estrellas, cuyos constituyentes se "tocan". Pero como agregué en mi respuesta, incluso si de alguna manera fuera posible, los componentes que no se tocan colapsarían hasta cierto punto. Si llevan un momento angular, que en general lo hacen, en realidad no será un punto, sino una singularidad en forma de anillo , pero aún dentro del radio de Schwarzschild.
¿Existe algún principio especial que haga que de repente "colapsen en un punto" después de no haberlo hecho antes de contener la cantidad exacta de masa necesaria, o simplemente está alcanzando el punto adecuado en el continuo, y es simplemente paradójico pensar de los objetos como capaces de existir en esta situación sin haber colapsado ya (presumiblemente de forma incremental, debido al límite de Roche)?
Supongo que lo que me cuesta es aceptar que, si bien la masa es energía, de alguna manera no es posible tener una combinación de masa y energía cinética (en forma de momento angular) que sea igual a la misma masa requerida para formar un agujero negro. Se siente mágico pensar en un escenario donde estos principios no se aplican.
Sí, se podría decir que hay un principio especial. Es cuando la presión "cede" a la gravedad. La gravedad siempre intentará arrastrar una estrella hacia un agujero negro. Para una estrella normal, este tirón es contrarrestado por la presión de radiación de la producción de energía en el núcleo. Cuando la estrella ha agotado su combustible, colapsa en un objeto compacto, ya sea una enana blanca (soportada por la presión de degeneración de electrones), o una estrella de neutrones (soportada por la presión de degeneración de neutrones), o un agujero negro, dependiendo de la masa inicial. Agregar masa continuamente a una estrella de neutrones haría que colapsara repentinamente a 2-3 Msun.
Lo que pido es diferente. El escenario que describo son dos cuerpos en órbita cuya masa combinada (para hacer referencia a su ejemplo) es de 2-3 Msun, pero cuya masa individual no es suficiente para que cada cuerpo colapse en su propio agujero negro. (gracias por todas las respuestas y ayuda, realmente estoy tratando de entender esto)
De acuerdo, no consideré otras formas de energía además de la masa pura. Creo que la energía de masa siempre será mucho mayor que la energía del momento angular, ya que c es un número tan grande (en E = mc²).
Ah, entonces todo se reduce a la naturaleza de mi escenario, donde los objetos en cuestión tendrían que orbitar a una velocidad cercana a la velocidad de la luz para mantener este escenario (suponiendo que la velocidad de escape de su masa combinada sea cercana a la velocidad de la luz). ). ¿Es esto posible, si se continuara agregando materia a los dos cuerpos de una manera que no interrumpiera su momento angular, pero de una manera que hiciera que sus órbitas se degradaran y, por lo tanto, se aceleraran? ¿Es la integridad estructural de los objetos (debido a las limitaciones de energía de los enlaces) el único factor prohibitivo en un escenario como este?
Cuanto mayor sea el momento angular, mayor será la masa necesaria para crear un colapso, por lo que una estrella de neutrones que gira rápidamente puede ser más masiva. Sin embargo, el límite superior para una estrella de neutrones (el "límite Tolman-Oppenheimer-Volkoff") sigue siendo ~3 Msun , creo. El radio de Schwarzschild de tal objeto es ~9 km. Con respecto a su última pregunta, dejaré que alguien más informado responda antes de que me meta en problemas. Además, SE me pide que mueva esta discusión al chat. Además, tengo que irme ahora. :)
No hay problema, gracias por tomarse todo el tiempo para hablar de esto conmigo. Ha sido muy útil.
Eres muy bienvenido :)
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