No

La masa relativista no es una masa "real". La gravedad de un objeto que viaja a velocidades relativistas no aumenta porque su masa no aumenta. La "masa" agregada en las ecuaciones de Lorentz es una expresión de la energía asintótica requerida para alcanzar realmente la velocidad de la luz cuando tienes masa.

Ninguna cantidad de aceleración convertiría un objeto en un agujero negro .

Editar: Forbes explica esto con más detalle , pero lo pertinente:

Comprender la respuesta es la clave para comprender la relatividad: se debe a que la fórmula "clásica" para el impulso (que el impulso es igual a la masa multiplicada por la velocidad) es solo una aproximación no relativista. En realidad, tienes que usar la fórmula del momento relativista, que es un poco diferente e involucra un factor que los físicos llaman gamma (γ): el factor de Lorentz, que aumenta cuanto más te acercas a la velocidad de la luz. Para una partícula que se mueve rápidamente, el momento no es solo masa multiplicada por velocidad, sino masa multiplicada por velocidad multiplicada por gamma.

En la escuela secundaria de física, usamos las fórmulas de Lorentz y se nos dice que la masa aparente/longitud/velocidad del reloj del objeto cambia, pero la gravedad deforma el espacio-tiempo, por lo que si la masa del objeto cambiara, los fotones se comportarían de manera diferente a su alrededor para todos los observadores . , lo cual es imposible. Desde el marco de referencia de un observador sobre el objeto acelerado, no parece que el objeto gane masa. Lo que significa que el espacio-tiempo no se puede distorsionar... y por lo tanto no se puede distorsionar desde la perspectiva de un observador estacionario.

No. La gravedad en la relatividad general no se trata solo de la masa. La ecuación de Einstein establece la curvatura del espacio-tiempo igual al tensor Energía-Momento-Esfuerzo , que contiene un término para cada par de coordenadas de x, y, z, t.

El término tt es la energía, y debido a que la energía de la masa en reposo generalmente apunta en esta dirección cuando las cosas van lentamente, este suele ser, con mucho, el término más grande. Es por eso que generalmente es válido ignorar todos los demás términos y tratar la gravedad como si fuera puramente generada por acumulaciones de masa.

Los términos xt, yt y zt son el momento lineal. Cuando las cosas se mueven muy rápido, estos términos se agrandan. Sin embargo, debido a la peculiar geometría del espacio-tiempo, tiende a anular el efecto de la masa. Más sobre esto en un momento.

Los términos xx, yy y zz son la presión . Esta es una de las principales razones por las que las estrellas colapsan en agujeros negros: a medida que la estrella se hace más grande, la presión en el centro crece, lo que hace que la gravedad sea aún más fuerte, elevando aún más la presión. Hay un ciclo de retroalimentación positiva que significa que más allá de cierto punto se necesita una presión infinita para equilibrar las fuerzas. Dado que nada puede proporcionar una presión infinita, nada puede detener el colapso.

Los términos xy, xz, yz son los esfuerzos cortantes. Por lo general, son pequeños, porque cualquier materia es lo suficientemente fuerte como para resistir tales fuerzas. Con la compresión, la materia no tiene adónde ir, pero con el cizallamiento la materia fluye como un caramelo.

Si rotas tu sistema de coordenadas, los números cambian. Pero sigue siendo la misma geometría subyacente, solo que se describe de manera diferente. Rotar sobre planos que involucren solo los ejes x, y, z se comporta como cabría esperar, pero rotar en cualquier plano que involucre el tiempo funciona de manera un poco diferente. Pitágoras dice en geometría euclidiana que la longitud al cuadrado de un vector es$x^2+y^2+z^2$, cuyas rotaciones no cambian. En la geometría de Minkowski, la coordenada t tiene el signo opuesto. Entonces podemos definir la longitud al cuadrado de un vector usando un teorema de Pitágoras modificado como$t^2-x^2-y^2-z^2$, que no cambia bajo rotaciones 4D. Esto lleva a una relación entre la energía y el impulso:$E_0=E^2-p_x^2-p_y^2-p_z^2$, dónde$E_0$es la energía en reposo (o masa), la longitud del vector energía-momento y una constante fija en cualquier marco de referencia,$E$es la energía relativista (o masa, lo que aumenta con la velocidad), y$p_x$etc. son los componentes del impulso.

Cuando cambias a un marco de referencia donde el objeto se está moviendo, los términos de momento obviamente se hacen más grandes, y por lo tanto el término de energía también se hace más grande. Esta es la energía cinética. El aumento de tamaño de uno es contrarrestado por el otro, para producir exactamente la misma energía en reposo. El vector energía-momento ya no existe, solo se ve desde un sistema de coordenadas donde los componentes en cada dirección son números más grandes. Y así, el 'tamaño' de todo el tensor energía-momento-tensión, y por lo tanto la curvatura espacio-tiempo gravitacional, no es diferente.

Esto no significa que la energía cinética sea irrelevante para propósitos gravitatorios. Si tiene una partícula que se mueve rápidamente confinada en una caja , entonces rebota hacia adelante y hacia atrás, lo que resulta en corrientes de impulso en direcciones opuestas que se cancelan . Pero el término de energía cinética no se cancela. Si las partículas están unidas entre sí, entonces la energía cinética de su movimiento confinado contribuye a su masa , porque los términos de cantidad de movimiento se anulan. Resulta que gran parte de la masa de la materia ordinaria no es la masa desnuda de las partículas constituyentes en sí mismas, sino que proviene de la energía de unión que es el resultado de su confinamiento, al estar pegadas unas a otras.

Cambio de marco: ¿qué tal dos objetos...?

La respuesta principal es correcta: un objeto no puede formar un agujero negro con masa relativista. Pero está mal de otra manera: ¡la masa relativista ES masa real! La mayor parte de la "masa" en los protones y neutrones de cada objeto cotidiano es la "masa relativista" de los quarks que se mueven.

Si necesita algo más de convicción, considere lo que sucede si dos de sus partículas chocan entre sí. De repente, toda esa energía relativista está siendo expulsada en forma de un gran número de partículas, antipartículas, fotones, etc. Por lo tanto, es ciertamente concebible que estos dos objetos puedan formar un agujero negro con toda esa masa. (Tenga en cuenta que la "masa en reposo" está determinada por las velocidades de estos objetos entre sí , porque eso no se puede reducir a cero simplemente eligiendo otro marco de referencia)

La advertencia es que, de todas las formas de redondear la masa para hacer un agujero negro, entregarla como energía libre tiene que ser la forma más dolorosa de hacerlo.

Si tomamos como referencia nuestro sistema solar, un objeto como el que describes lo cruzaría de un extremo al otro de la órbita de Plutón en aproximadamente medio día.

La gravedad es una fuerza pequeña y, especialmente a grandes distancias, necesitaría tiempo para producir efectos significativos. Tiempo que no está dado por la rápida carrera a través del sistema.

Teniendo en cuenta que la probabilidad de un impacto es minúscula, el efecto más probable es una pequeña perturbación de alguna órbita, insignificante a corto plazo, quizás menor a largo plazo.

Aparte de eso, considera que para duplicar la masa el objeto necesitaría viajar a 0.8c, para decuplicarlo necesitaría moverse a 0.99 c, y todavía estaría lejos de ser algo parecido a un agujero negro. Sin embargo, como señaló jdunlop en el comentario, esa masa relativista no aumenta la atracción gravitatoria del objeto bajo aceleración.

Sí, mientras viajas por el sistema solar.

Si viajó lo suficientemente rápido, que probablemente será un número muy extraño como el 99.99999999% de la velocidad de la luz, las colisiones con protones y otras partículas provocarán la formación de microagujeros negros.

Este era un temor para el LHC, que formaría microagujeros negros. Podrías usar mucha más energía.

La gravedad, por supuesto, sería insignificante, ya que la masa relativista no es una masa real y no cambia la geometría del espacio-tiempo subyacente. Pero, las explosiones de energía ciertamente podrían causar algún daño al sistema solar, si hubiera suficiente velocidad.

Sí.

Considere: https://physics.stackexchange.com/questions/479299/does-kinetic-energy-warp-spacetime

Un agujero negro no se forma porque alcanza una determinada energía de masa en reposo. Un agujero negro se forma porque una región del espacio alcanza una cierta densidad de energía. Acelerar una masa a una velocidad lo suficientemente alta como para que la región del espacio que ocupa alcance esta densidad de energía formaría un agujero negro.

Tenga en cuenta que los agujeros negros se forman debido a la densidad de energía, no a la cantidad total de energía. Como resultado, puede haber agujeros negros de muy baja masa: el espacio está muy curvado, pero solo muy cerca de la singularidad. Acelerar cosas a velocidades muy altas producirá este tipo de agujeros negros a menos que las energías totales involucradas (masa en reposo + energía cinética) sean del orden de las masas solares. Tales pequeños agujeros negros dejarán de existir rápidamente gracias a la radiación hawking; su energía será liberada como un destello de otras partículas.