¿No son los agujeros negros simplemente estrellas de neutrones/quarks?

Descargo de responsabilidad :

Mi comprensión de la relatividad general es rudimentaria en el mejor de los casos, así que sé sincero conmigo y corrígeme cuando sea necesario. Además, se agradece cualquier matemática en la explicación, pero trate de mantener también la respuesta intuitiva para los novatos como yo :)


La versión corta:

¿No son los agujeros negros simplemente estrellas de neutrones/quarks comprimidas al menos un poco más allá del radio asociado de Swartzschild?


La versión larga:

Según mi comprensión de la relatividad general, si tuviera que reemplazar una estrella con un agujero negro igualmente masivo, debería encontrar que la curvatura del espacio-tiempo desde el límite de donde solía estar la superficie de la estrella y más allá debería permanecer igual, y yo también debe encontrar que el espacio-tiempo en la región entre dicho límite y el horizonte de eventos debe continuar curvándose de tal manera que la curvatura sea continua en el límite. Si continúo sondeando\calculando la curvatura hasta el centro de masa, debería encontrar que crece hasta el infinito, pero ¿por qué debería poder hacerlo sin encontrarme con ningún límite espacial?

Considere las estrellas de neutrones o de quarks (si existen), donde la presión de degeneración evita que la materia se comprima más. También ocurre que si dicha estrella cruzara un cierto umbral de masa, entonces el radio de Swartzschild se volvería más grande que el radio de la estrella, lo que daría como resultado un agujero negro.

Entonces, la intuición que tengo es que sería justo suponer que cuando el núcleo de una estrella es lo suficientemente masivo como para colapsar en un agujero negro, aún deberíamos esperar encontrar toda su masa comprimida tanto como lo permita la presión de degeneración. simplemente no podríamos observarlo ya que esa masa está encerrada dentro del horizonte de eventos. Esto también implicaría que preguntar cuál es la curvatura del espacio-tiempo en el centro de masa (donde el resultado es infinito) no tiene sentido, ya que la masa degenerada plantea un límite espacial, más allá del cual no se puede sondear la curvatura.

¿Es eso razonable? ¿Hay agujeros en mi intuición? Tengo curiosidad sobre ese escenario porque nunca escucho a los físicos hablar de eso (y supongo que hay una razón :).

Pregunta adicional: si este escenario es plausible, ¿implicaría eso que la radiación de Hawking debería causar que un agujero negro se 'convierta' en una estrella de neutrones en algún momento durante la evaporación?

Entonces, está preguntando si realmente hay una "singularidad" en un agujero negro o si el horizonte de eventos simplemente "oculta" un objeto más mundano y altamente compacto (y usó una estrella de neutrones hiperdensa para sugerir lo que quiere decir)
Bastante sí.

Respuestas (2)

El defecto clave en su intuición es que una vez que está dentro del horizonte de sucesos, no hay cantidad de presión o fuerza que pueda evitar que se mueva más hacia adentro. (Se puede demostrar que la cantidad de fuerza requerida para mantener algo en un radio constante llega al infinito a medida que te acercas al horizonte de eventos, y más cerca del agujero negro es simplemente imposible permanecer en un radio constante). Así que puedes No digo que la presión de degeneración pueda mantener la superficie de la estrella en un radio constante dentro del horizonte de sucesos. Ninguna cantidad de presión de degeneración, por grande que sea, puede evitar que las partículas de la estrella colapsen hasta convertirse en un punto.

Para el OP: Es peor que eso; ¡ la presión se suma a la gravitación, formando un circuito de retroalimentación positiva!

No. Las estrellas de neutrones (y las estrellas de quarks, si existen) no son agujeros negros. Hay muchas diferencias observacionales y teóricas. Algunos ejemplos:

  • La luz se emite desde las estrellas de neutrones (ver, por ejemplo: https://en.wikipedia.org/wiki/Pulsar ), pero no puede escapar de un agujero negro.
  • Hay un giro máximo de una estrella de neutrones antes de que la estrella se rompa, que es mucho menor que el giro máximo que puede alcanzar un agujero negro.
  • Se encuentra que las estrellas de neutrones tienen masas en el rango aproximado 1 3 masas solares, mientras que los agujeros negros en principio pueden tener cualquier masa.

El radio de una estrella de neutrones es mayor que el radio de Schwarzschild. La relación entre el radio de Schwarzschild de la estrella de neutrones y dos veces el radio de la estrella de neutrones se denomina compacidad de la estrella de neutrones . Si la estrella de neutrones fuera un agujero negro, la compacidad sería de 0,5, y las estrellas de neutrones más grandes tienen compacidades más pequeñas. La compacidad de una estrella de neutrones de 1,4 masas sin espín (la estrella de neutrones "canónica") no se conoce exactamente porque depende de la ecuación de estado de la materia nuclear densa, que no sabemos, pero en la mayoría de los modelos realistas se predice estar en el rango 0.1-0.2; ciertamente mucho menos de 0.5.

Si entendí correctamente, ha explicado las diferencias entre una estrella de neutrones real y un agujero negro, pero no abordó si podría ser o no el caso de que dentro de un agujero negro real resida un neutrón real (o de otro modo materia degenerada ) estrella, con un radio más pequeño que el radio de Swartzchild.
@YuvalWeissler Ya veo, tal vez no entendí tu pregunta. ¿Está preguntando si una estrella de neutrones con 1,4 masas solares podría vivir dentro de un gran agujero negro con un radio de Schwarzschild mayor que el radio de la estrella de neutrones? Si es así, la respuesta es que no podemos ver lo que hay dentro de un agujero negro, pero tarde o temprano todo dentro del horizonte de eventos cae en la singularidad en el centro del agujero negro, por lo que el objeto puede existir de manera estable dentro del horizonte de eventos, según GRAMO.
@YuvalWeissler - Usted preguntó "¿No son los agujeros negros solo estrellas de neutrones/quarks?" ¿Cómo las diferencias entre una estrella de neutrones real y un agujero negro no pueden responder a esta pregunta? Existen diferentes estrategias para responder una pregunta y esta respuesta utiliza la lógica de que existen diferencias fundamentales (con evidencia) entre una estrella de neutrones/quarks y un agujero negro.