¿Es posible que algunas estrellas ya sean agujeros negros pero veamos la luz emitida antes de convertirse en un agujero negro?

Depende de lo que entiendas por "ver". Supongo que te refieres a simple vista. Hagamos algunos cálculos aproximados para estimar las probabilidades.

La estrella individual más lejana visible a simple vista es Deneb , a una distancia estimada de unos 1550 años luz. La mayoría de las estrellas visibles a simple vista están mucho más cerca. Dado que incluso el tipo de estrella que forma un agujero negro vive unos pocos millones de años, esperaríamos que tal vez una de cada mil estrellas lo suficientemente grandes haya formado un agujero negro durante el tiempo que su luz estuvo en camino hacia nosotros.

Hay alrededor de 5000 estrellas visibles a simple vista en buenas condiciones, pero solo unas cien lo suficientemente masivas como para formar agujeros negros. Entonces, sobre esa base, lo más probable es que haya como máximo una de esas estrellas, y probablemente ninguna.

Para estimar esto de otra manera, considere que hay en promedio una supernova en una galaxia por siglo . Comparando la distancia a la estrella visible más lejana con el diámetro de la galaxia, estimo que podemos ver como máximo 1/2500 de la Vía Láctea, por lo que deberíamos esperar que solo una estrella visible se convierta en supernova cada 250 000 años. Dividiendo eso por la distancia en años luz a las estrellas visibles más lejanas, tenemos solo una posibilidad entre cien de que alguna de las estrellas visibles se haya convertido en supernova durante el tiempo que su luz estuvo en camino hacia nosotros.

Una advertencia es que obtuve estas cifras de fuentes dispares, según las búsquedas de Google. Sin embargo, parece claro que las probabilidades no son buenas. Ojalá alguno de los expertos pueda aportar mejores datos.

No, creo que la mayoría de las estrellas lo suficientemente grandes como para formar agujeros negros necesitan algunos millones de años para hacerlo desde el nacimiento hasta la muerte. Dado que solo podemos ver estrellas en la Vía Láctea a unas pocas decenas de miles de años luz de distancia, solo alrededor del 1% de ellas deberían haber colapsado en un agujero negro ya que emitieron la luz que ahora vemos aquí.

Pero muchas del mismo tipo de estrellas gigantes observadas en la galaxia de Andrómeda, que está a más de 2 millones de años luz de distancia, podrían haberse convertido en agujeros negros "hoy". Porque su tiempo de viaje ligero es comparable con su vida útil. Si uno pudiera observar estas estrellas gigantes jóvenes a más de 100 millones de años luz de distancia, podría decir con confianza que TODAS ellas se han convertido en agujeros negros ahora que la luz de su vida estelar pasada nos llega.

Es seguro decir que un número decente de las estrellas que vemos están muertas hoy. El espacio es infinito, por lo que es una suposición segura que hay estrellas que están a más de mil millones de años luz de distancia que no vivieron mil millones de años. Por lo tanto, habrán muerto antes de que su luz llegue a la Tierra. Además, cuanto mayor es la masa de la estrella, más rápido quema su combustible, por lo que es menos probable que las estrellas que se convertirán en agujeros negros sigan vivas. No tengo ejemplos específicos de estrellas que probablemente se conviertan en agujeros negros en el "futuro", pero es muy probable. Pongo el futuro entre comillas porque sucedió hace 500 millones de años, pero la estrella está a 501 millones de años luz, por lo que el hecho de que esté colapsando en un agujero negro no nos llegará hasta dentro de otro millón de años. Es difícil de explicar conceptualmente.

Como ejemplo: la estrella A está a 400 millones de años luz de distancia. Esto significa que la luz tarda 400 millones de años en llegar aquí. Estamos viendo la estrella como era hace 400 millones de años. Si la estrella A se "formó" oficialmente (comenzó la fusión en su núcleo) hace 350 millones de años y colapsó en un agujero negro hace 10 millones de años, en primer lugar todavía no veríamos la luz de la estrella, pero ya sería una estrella negra. agujero. En 50 millones de años veríamos la estrella comenzar a formarse, y en 390 millones de años la estrella colapsaría en un agujero negro.

https://xkcd.com/1342/ y http://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/1342:_Ancient_Stars

https://xkcd.com/1440/ y http://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/1440:_Gansos

¿Será que ya son agujeros negros (los suficientemente grandes) y solo estamos viendo la luz emitida durante su fase principal?

Para algunas estrellas, sí podría ser. Hay ciertas estrellas que podemos observar individualmente y que creemos que podrían convertirse en supernovas más o menos en cualquier momento. Betelgeuse es probablemente el ejemplo más famoso. Está a 640 años luz de distancia, podría convertirse en una supernova de tipo II en cualquier momento (se espera que ocurra dentro de los próximos millones de años, pero es posible que suceda dentro de los próximos 640 años tal como la observamos, de modo que ya sucedió). Podría convertirse en un agujero negro cuando lo haga (aunque creo que una mera estrella de neutrones también está en las cartas, y probablemente sea más probable).

Además, cuando observamos una galaxia distante, es seguro (en lo que respecta a nuestras teorías) que algunas de las estrellas que contribuyen a la luz de esa galaxia se han convertido desde entonces en agujeros negros. Sin embargo, dado que no estamos resolviendo estrellas individuales en esas galaxias incluso con nuestros mejores telescopios, podrías tener una discusión sobre si estamos "viendo" las estrellas o no.

¿Es seguro decir que la mayoría de las estrellas que vemos ya están muertas?

Estrellas en nuestra galaxia, la Vía Láctea, no. Tiene solo alrededor de 100 mil años luz de diámetro, contiene 100 mil millones - 1 billón de estrellas, de las cuales podemos "ver" individualmente solo una pequeña proporción. La mayoría de ellos están muy cerca, el más lejano alrededor de 1500 años luz, y la mayoría de ellos no son candidatos a supernova en absoluto, y mucho menos candidatos a agujeros negros. Incluso teniendo en cuenta nuestros mejores telescopios, todavía solo resolvemos una pequeña proporción de estrellas individualmente.

La galaxia probablemente experimente aproximadamente una supernova cada 50-100 años. Entonces, incluso si todas esas fueran estrellas visibles (que no lo son: incluso de las estrellas más grandes de la galaxia, solo una pequeña proporción se puede ver a simple vista), y todas las supernovas resultaron en agujeros negros (que no lo son). t), entonces, como máximo, 15-30 estrellas visibles a simple vista ya podrían ser agujeros negros, y solo hasta 1000-2000 estrellas en total en toda la galaxia, independientemente de la visibilidad, están en la duración entre la supernova y la entrada de la tierra en el futuro. cono de luz de esa supernova. Este límite superior extremadamente flexible no es de ninguna manera "la mayoría de las estrellas que vemos" y, de hecho, lo más probable es que ninguna de las estrellas que ves cuando miras el cielo nocturno ya sean agujeros negros. Bien podría ser que ninguno de ellos lo sea nunca.

También es poco probable que cualquier estrella que observes a simple vista esté muerta, ya que su vida útil es del orden de 10 millones de años (para las más grandes) a miles de millones de años, y sus distancias a la Tierra son de 1500 años luz o menos. Pero hay algunas estrellas, como Betelgeuse, que sabemos que están cerca del final de su vida y que, por lo tanto, podrían estar "ya muertas" en este sentido.

Usando telescopios podemos ver algunas estrellas individuales en galaxias cercanas, o al menos observarlas indirectamente ya que están iluminando nebulosas que vemos, hasta unas pocas decenas de millones de años luz de distancia (estas tienden a ser supergigantes azules, creo). ). De estos, aquellos que están en camino de convertirse en un agujero negro bien pueden tener una vida menor o igual a su distancia de nosotros. No es necesariamente el caso de que todos o incluso la mayoría de ellos se conviertan en agujeros negros, no estoy seguro de qué es típico de los tipos de estrellas en cuestión, pero para esas estrellas se puede decir que muchas o la mayoría ya son agujeros negros. Las estrellas resueltas individualmente más distantes están todas muertas de una forma u otra.

Si nos permite "ver" cada estrella en una galaxia muy distante, aunque no podamos resolver ninguna de ellas individualmente antes de que se conviertan en supernova, entonces los números cambian nuevamente, pero mi instinto es que no es el caso que "la mayoría" del universo observable ya está colapsado en agujeros negros. Pero las estrellas bien pueden estar muertas aunque no sean agujeros negros. Podemos ver galaxias a más de 10 mil millones de años luz de distancia, que es aproximadamente el tiempo de vida completo de una estrella como el Sol. Sin embargo, para llegar a "la mayoría", primero debe acordar qué cuenta como una estrella y, en segundo lugar, estudiar qué tipos de estrellas contienen esas galaxias. Si terminas concluyendo que la mayoría de las estrellas son (en comparación con el Sol) diminutas cosas de color marrón rojizo con una vida útil de decenas de miles de millones de años, entonces la mayoría de las estrellas no lo son.

Tenga en cuenta que en la relatividad especial el concepto de "simultáneo" es un poco difícil de precisar. Pero he seguido la convención de que si algo está a X años luz de distancia, entonces todo lo que observemos de él entre ahora y X años a partir de ahora "ya ha sucedido". No necesariamente tenemos derecho desde donde estamos para decir que "ya sucedió", ya que no está en nuestro cono de luz pasado, pero es lo suficientemente bueno :-)

No todas las estrellas que mueren se convierten en agujeros negros. Solo los realmente masivos, los "gigantes" como los llaman. son raros Ninguna de las estrellas visibles a simple vista desde la Tierra es lo suficientemente masiva como para ser un agujero negro. Los científicos pueden determinar la masa de una estrella utilizando el diagrama de Hertzsprung-Russell.

Sin embargo, es un escenario posible, pero no en la Tierra.

Es posible porque la luz emitida por una estrella viva viajará para siempre hasta que sea absorbida por la materia en su camino. Entonces, una estrella puede estar muerta durante eones antes de que la luz sea finalmente absorbida por algo, como un planeta alienígena y ojos alienígenas, muy lejos y mucho después de que la estrella portadora de luz haya alcanzado el estado de agujero negro. Es solo que específico de la situación de la Tierra, las estrellas visibles no son agujeros negros porque sus masas no son lo suficientemente grandes.

Es posible. Digamos que la humanidad se formó hace 195,000 años (el fósil humanoide más antiguo encontrado) y una estrella muy masiva a más de 195,000 años luz de distancia se convirtió en supernova o incluso implosionó en un agujero negro en 195,000 años, existe la posibilidad de que algún humanoide lo haya visto. Históricamente, la gente ha documentado haber visto supernovas en el pasado y, si alguna de ellas hubiera sido una estrella lo suficientemente masiva, entonces es posible que se haya presenciado la formación de un agujero negro. Sin embargo, no se encuentran agujeros negros en las áreas descritas por las descripciones hechas por los testigos, pero es posible ver uno, solo espero que no esté muy cerca de nuestro sistema. El GRB resultante podría arruinar su día.