¿Qué sucede con la luz y la masa en el centro de un agujero negro?

Es difícil saber qué sucede al otro lado de un agujero negro, ya que ninguna información puede cruzar de regreso a través del horizonte de eventos (el radio en el que la luz y, por lo tanto, cualquier información ya no pueden escapar). La idea principal es que cerca del centro de cada agujero negro se encuentra una singularidad, o un punto donde la densidad (y por lo tanto la curvatura del espacio-tiempo) alcanza el infinito (es decir, cierta cantidad de masa contenida en un volumen cero).

Cualquier masa que cruce el horizonte de sucesos acelerará hacia el interior de la singularidad. Cuando comience a acercarse, experimentará un tremendo estrés de marea. Debido a que la singularidad contiene la masa de cualquier estrella supergigante a varios millones de ellas (o posiblemente más) y es infinitamente densa, el extremo del objeto que está más cerca de la singularidad experimentará una fuerza gravitatoria significativamente mayor que el extremo que mira hacia el otro lado. Esto se manifestará como un estiramiento gradualmente creciente de la masa, algo que coloquialmente se denomina "espaguetización".

La masa que cae contactará la singularidad y se volverá parte de ella en un tiempo finito en el marco de referencia de la masa. Para un observador externo, las cosas se ponen un poco divertidas debido a los efectos relativistas de un campo gravitatorio tan fuerte. Más allá del horizonte de eventos, el tiempo está esencialmente congelado, por lo que para cualquiera que observe el agujero negro, nada puede suceder dentro de él. Entonces, si un objeto comienza a acercarse a él y cae, disminuirá gradualmente la velocidad y se volverá rojo (la luz se desplaza hacia el rojo) y nunca cruzará el horizonte. La luz se desplazará cada vez más hacia el rojo hasta que sea infrarroja, microondas, ondas de radio, etc., hasta que esencialmente desaparezca. Pero nunca lo observarás cruzar el horizonte. El objeto en sí cruzará el horizonte normalmente, sin embargo, siempre parecerá que no lo ha hecho. t cruzó el horizonte, debido a que toda la luz se precipita hacia la singularidad, y ninguna puede regresar por el otro lado, siempre parecerá que el horizonte está más allá de su alcance. Sin embargo, mirando hacia otro lado, el mundo exterior parecería extremadamente extraño una vez dentro del horizonte.

Yo diría que no hay teorías sobre lo que le sucede a nada en el centro de un agujero negro, que solo hay hipótesis. Pero eso es solo un detalle sobre la redacción.

Nadie sabe lo que sucede dentro de un agujero negro, pero sí, muchos científicos han adivinado lo que podría suceder. La idea más común es probablemente la mencionada en la otra respuesta, que todo se atrae hacia una singularidad, donde toda la energía ocupa un solo punto en el centro. Una suposición común en este caso es que la información en la energía luego se destruye ya que básicamente se homogeneiza.

Aparte de eso, usa tu imaginación. Cualquier cosa que puedas soñar podría pasar con cosas en el centro de un agujero negro, probablemente algún físico haya pensado en ello y haya tratado de determinar su viabilidad.

Una idea que me gusta se presentó en un artículo de la revista Scientific American hace uno o dos años. Este artículo sugirió que tal vez un agujero negro no se parece en nada a un agujero, y presenta una hipótesis que sugiere que la masa de una estrella de neutrones que colapsa tiene suficiente empuje hacia afuera para detener su colapso total justo antes de que entre en lo que sería ser su propio horizonte de eventos, haciéndolo así más como una "estrella negra". En este caso, el supuesto agujero negro no es más que un bulto de materia hiperdensa, similar a una estrella de neutrones pero aún más densa.

En pocas palabras: no lo sabemos. Desde nuestra perspectiva, un agujero negro separa su interior del resto del Universo, los únicos aspectos de un agujero negro que quedan son la masa, la carga y el giro. En verdad, incluso comprender apenas lo que sucede dentro del horizonte de eventos dependerá de una comprensión de la gravedad cuántica, algo que aún no tenemos. E incluso entonces seguirá siendo en gran medida teórico, ya que no tenemos forma de interactuar con el interior de un agujero negro.

Hasta ahora, solo una cosa es segura sobre los agujeros negros: existen. Hay algo en el centro galáctico que no irradia energía pero las estrellas cercanas lo orbitan a altas velocidades. Debe ser un agujero negro.

Pero eso es todo lo que sabemos con certeza. Ni siquiera hemos visto un horizonte de sucesos real todavía (el disco negro de un agujero negro).

Pero este año veremos una nube de gas más grande acercándose al agujero negro central. Puede caer, dando una oportunidad única en la vida de observar qué sucede cuando las cosas caen en un agujero negro.

Una teoría sugiere que toda la materia se aplasta en un punto diminuto donde su densidad es tan increíble que literalmente abre un agujero en el espacio-tiempo. Este agujero crea un bucle a posiblemente otra ubicación en el universo en cualquier momento o incluso en un universo paralelo. Esta materia es succionada a través del agujero negro hacia el otro lado del agujero circular donde se crea algo llamado agujero blanco. Hay poca evidencia de esto ya que nunca se han encontrado agujeros blancos.

No creo que los agujeros negros conduzcan a un universo paralelo, porque A, simplemente no hay pruebas, y B, ¿cómo "succionarían" (a falta de un término mejor, sé que no succionan) una estrella? u otra masa se suma a la masa del todo negro si es expulsado como un todo blanco al otro lado de la galaxia. Si ve la pregunta que hice, creo que "absorber" una suma de masa simplemente se combinará con la masa que el agujero negro ya tiene en el centro, aumentando el tamaño de su horizonte de eventos.

De acuerdo con el complementarianismo de los agujeros negros, desde el punto de vista de alguien que ingresa a un agujero negro, el horizonte de eventos no es un lugar particularmente especial en el espacio, y lo pasarán sin necesariamente notar ningún cambio. Sin embargo, habría fuerzas de marea. Estos son más grandes cuanto más pequeño es el agujero negro, por lo que para un agujero negro pequeño, estas fuerzas destrozarían a alguien antes de alcanzar el horizonte de eventos, mientras que para un agujero negro más grande, alguien podría viajar por un tiempo más allá del horizonte antes de ser destrozado. Eventualmente, sin embargo, las fuerzas de marea excederían las fuerzas que mantienen unidas a las moléculas, y luego a los átomos. La materia viaja entonces a una singularidad.

Sin embargo, para un observador fuera del agujero negro, un objeto que cae nunca alcanzaría el horizonte de sucesos; la dilatación del tiempo haría que simplemente se acerque asintóticamente. Mientras lo hace, las funciones de onda de sus partículas se expanden, cubriendo eventualmente todo el horizonte de eventos. El agujero negro se evapora lentamente en la radiación de Hawking, y la materia que cayó vuelve al exterior del agujero negro.