¿Es posible un agujero negro "parcial"?

Los agujeros negros son creados por el colapso gravitatorio de estrellas masivas.

Pero en teoría, los agujeros negros también pueden ser creados por cualquier masa que esté confinada dentro de un volumen de espacio lo suficientemente pequeño, definido por el radio de Schwarzschild .

Esta pregunta me hizo pensar:
si tomas materia como el oro y le agregas suficiente, eventualmente se volverá lo suficientemente denso como para distorsionarse gravitacionalmente. Esto se llama lente gravitacional .

Si continúa agregando más y más masa, eventualmente se forma un agujero negro, donde ya no puede ver la materia (aunque aún puede detectarla de varias maneras)

Entonces, esto me hizo darme cuenta de que debe haber algún tipo de paso intermedio, entre un objeto visible con lentes gravitacionales altas y un agujero negro.

¿Parecería que el objeto se vuelve cada vez más oscuro a medida que se agrega más masa, a medida que la velocidad de escape se acerca más y más a la velocidad de la luz?

Este sería un objeto interesante para colocar en mi universo, y un descubrimiento interesante. Para obtener puntos de bonificación, ¿qué sería más fácil de detectar? ¿Este objeto teórico, o un agujero negro? (dado que este objeto no es una estrella, ¿no irradiaría?)


Si esta teoría es completamente incorrecta, póngala en la respuesta y explíquela. No soy un experto en este campo de la ciencia.

Contexto de construcción del mundo: es solo un objeto celeste interesante cuyo descubrimiento incluiría en mi historia y sus libros de historia y todo eso.

La lente gravitacional no tiene nada que ver con la forma, distorsionada o no, de un objeto. La lente gravitacional es la curvatura de la luz cuando pasa cerca de una gran masa. Y un objeto con suficiente masa para producir una lente gravitacional de luz significativa es una estrella.

Respuestas (4)

Sí, un objeto parecería oscurecerse a medida que crece su masa.

Un objeto de gran masa distorsiona el espacio-tiempo y hace que la luz se estire o se "desplace hacia el rojo" cuando intenta escapar. Un objeto en la cúspide de colapsar en un agujero negro sería tan masivo que la luz se desplazaría hacia el rojo fuera del rango de percepción humana.

Este video lo explica mejor que yo: https://www.youtube.com/watch?v=ljyDoxl-ybc Un fotón que sale de un objeto masivo está literalmente perdiendo energía mientras lucha por moverse a una región del espacio-tiempo "más alta".

Fig. 1: un fotón que pierde energía y desplaza su energía hacia el rojo mientras intenta salir de un pozo gravitatorio.

Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_redshift

Sin embargo, todavía se podía ver el disco de acreción alrededor del creciente agujero negro.

Esto solo se aplica si el objeto en cuestión es la fuente de esa luz o no refleja frecuencias más altas: de lo contrario, la luz que brilla sobre el objeto se desplaza hacia el azul en su camino hacia abajo y se desplaza hacia el rojo en su camino de regreso.

¿Respuesta corta? No precisamente.

Respuesta más larga:

La intensidad de la luz no se ve alterada por las fuerzas gravitatorias. Si enfoco la luz sobre este objeto hipotético, la misma cantidad de fotones rebotarán y ascenderán por el pozo de gravedad. Como la velocidad de la luz es la misma para todos los fotones (¡localmente, al menos!), no se perderá una proporción de fotones, por lo que la intensidad de la luz será la misma.

Sin embargo, lo que sucederá es un efecto llamado corrimiento al rojo gravitacional. ¡Esto es muy similar al corrimiento al rojo normal, afortunadamente! Básicamente, la longitud de onda de la luz cambiará hacia el rojo/infrarrojo a medida que ascienden los fotones.

Pero espera... tu objeto no está irradiando. Cualquier luz que salga del pozo de gravedad se desplazará hacia el rojo en la misma cantidad que se corrió hacia el azul cuando los fotones cayeron en primer lugar. Resultado neto: la luz que ve reflejada en el objeto es la misma que la luz que disparó al objeto.

Ahora: pueden ocurrir algunas rarezas, ya que habrá una dilatación temporal cerca de la superficie del objeto (la luz puede parecer más lenta si la mira desde un marco de referencia diferente), habrá una contracción (el espacio será más corto para asegurarse de que la velocidad de la luz sigue siendo localmente correcta), y estará tratando con materia degenerada (cuyas propiedades ópticas no están claras), pero no habrá un 'oscurecimiento' gradual como podría pensar.

Aunque sería algo muy interesante. ¿Cómo diablos se juntó tanta materia sin calentarse hasta el punto en que está radiante?

Espera, ¿entonces la luz no "disminuye la velocidad" cuando la velocidad de escape está cerca de la velocidad de la luz? ¿Cómo eso tiene sentido? La luz tiene masa.
@overlord-ReinstateMonica si enciende una luz sobre su objeto, la luz ganará energía a medida que se acerca y la perderá a medida que se aleja. Para cualquier objeto normal, estos dos se cancelarían perfectamente. Para un agujero negro, el arrastre de marcos en realidad le permite extraer el momento angular del agujero negro y los fotones se van con más energía que cuando llegaron.
No lo hace porque la relatividad general lo dice (de ahí la dilatación del tiempo). Como dije: la luz se desplazará al rojo (que es el equivalente de las luces a disminuir la velocidad), pero también se desplazará al azul antes de eso, por lo que no cambiará mucho.
@overlord-ReinstateMonica Los fotones son partículas sin masa. Cuando intentan salir de un agujero negro, pierden energía debido al desplazamiento hacia el rojo.
@JoeBloggs "la velocidad de la luz es la misma para todos los fotones" Incorrecto. Los fotones en realidad se mueven más lentamente cerca de un horizonte de eventos: physics.stackexchange.com/a/77280/232868
@SurprisedDog: Estás confundiendo a nuestro estudiante de primer año.
@SurprisedDog: Estoy hablando localmente. La velocidad de la luz es la velocidad de la luz. La cantidad de tiempo que veo que toma la luz para ir de A a B está sujeta a los caprichos del buen viejo GR.
@AlexP: Oh, volver a ser tan joven.
Considere: tiene un agujero negro del 97%. La luz que entra es azul cambiada a rayos X duros. Los rayos X no se reflejan bien. En su lugar, calientan la superficie a un brillo rojo agradable, que cambia a microondas al salir. Entonces, sí, se vuelve más oscuro a medida que se vuelve más pesado.
@SherwoodBotsford: Asumí un poco que este objeto hipotético reflejaba perfectamente, dado que el OP dijo que no era radiante. ¡Sin embargo, su punto sería una excelente respuesta!
@overlord-ReinstateMonica ¿la luz tiene masa?
@StarfishPrime Actúa como lo hace (a veces), pero no es así.
@SurprisedDog de hecho, soy consciente de que tiene impulso (aunque no podría decirte por qué ), pero me preguntaba en qué estaba pensando Overlord.
La intensidad de la luz se altera, junto con su longitud de onda. La dilatación del tiempo gravitacional significa que la tasa medida de emisión de fotones en la superficie será más alta que la tasa de fotones medida en el infinito.
@ LoganR.Kearsley: Me gustaría leer una respuesta que desarrolle eso.

Primero quiero dejar algo claro. Básicamente TODO produce lentes gravitacionales, ya que todo interactúa gravitacionalmente con todo. Incluso luz.
El único problema es que la mayoría de las masas son demasiado pequeñas para tener un efecto medible, por lo que solo los objetos más grandes y masivos son interesantes.

Ahora bien, hay objetos lo suficientemente masivos y densos como para desviar visiblemente la luz. Las estrellas de neutrones son restos de estrellas muertas. El Nombre ya lo dice, pero son tan densos, que los electrones son empujados hacia el núcleo del átomo y dentro de cada protón, se convierten en neutrones. Así que cada elemento que tenías antes, ahora tienes esa gran cantidad de materia teórica de neutrones.

En segundo lugar, la luz siempre viaja a la velocidad de la luz. No se puede reducir la velocidad de la luz, pero una onda de luz puede perder energía al extender su longitud de onda. Básicamente, si la luz pierde energía, se vuelve roja. Por eso se llama corrimiento al rojo. Entonces, cuando la luz intenta escapar de un objeto denso, no se oscurecerá más y más (ya que la cantidad de fotones permanecerá igual), sino que se pondrá roja y más roja, hasta que ya no sea visible para el ojo humano y entonces Aún más.

Dado que por ahora solo podemos detectar ondas electromagnéticas de manera confiable, solo la estrella de neutrones sería directamente observable. Un agujero negro es simplemente negro y solo puede detectarse por su efecto en su entorno.

La velocidad de la luz siempre es c localmente , pero esta pregunta se escribió desde el punto de vista de un observador distante que verá que la luz tarda mucho en salir del pozo de gravedad: physics.stackexchange.com/questions/77227/…
@SurprisedDog Lo siento, sé que tienes razón, pero eso no importa para la respuesta, ¿o sí? El efecto permanece igual desde la vista exterior.

No. Lo siento.

El problema es que, cuando comienzas a tener efectos gravitatorios significativos, ya has llegado mucho más allá de lo que la materia puede soportar. Esta es una lección del límite de Chandrashekhar. Si un objeto es lo suficientemente grande como para aplastar gravitatoriamente su propia materia lo suficiente como para producir un desplazamiento hacia el rojo significativo, entonces es lo suficientemente fuerte como para desaparecer detrás de su horizonte.

Piénselo de otra manera: la naturaleza de las fuerzas que mantienen separadas a las partículas (fotones, átomos, núcleos, electrones, protones, neutrones, quarks, etc.) se basan todas en la velocidad de la luz. Entonces, si algo comienza a darle la espalda a sí mismo, lo hará por todas las fuerzas involucradas. La fuerza electromagnética, la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte, todas se curvan sobre sí mismas cuando la gravedad se vuelve tan insistente. Entonces, las fuerzas que previamente mantenían separadas esas partículas comienzan a fallar exactamente en el lugar donde lo hace la luz.

Así que un fuerte corrimiento al rojo para la luz significa un fuerte aplastamiento que significa colapso.

No. No hay agujeros casi negros.