Tamaño de un agujero negro

Si no hay materia dentro de ninguno de los agujeros negros y todos ellos tienen una singularidad en el centro de ellos, que es infinitamente pequeña e infinitamente densa, entonces, ¿cómo pueden diferir en tamaño y peso?

La medida habitual del tamaño de un BH es el radio de Schwarzschild de su horizonte de eventos.
Gracias, pero en realidad no responde a mi pregunta. No pregunté cómo medimos el tamaño de los agujeros negros, pregunté cómo es posible que vengan en diferentes tamaños.
De hecho, es solo un comentario, no una respuesta. Hay información relevante aquí , pero también vea la respuesta de Ben en el sitio de Física aquí , donde dice "Una singularidad en GR es como una pieza que ha sido cortada de la variedad. No es un punto o conjunto de puntos en absoluto".
También lo imagino algo así, que es más como un desgarro físico en el tejido del espacio-tiempo.

Respuestas (1)

El tamaño de un agujero negro está determinado por su energía y momento angular. Para un agujero negro que no gira, existe una relación lineal simple entre la masa del agujero negro y su radio de Schwarzschild :

r s = 2 GRAMO METRO C 2

dónde r s es el radio de Schwarzschild, GRAMO es la constante gravitatoria universal, C es la velocidad de la luz y METRO es la masa del agujero negro. La masa del agujero negro proviene de toda la materia y energía que se utilizó para crear el agujero negro, así como cualquier materia y energía adicional que haya caído en él después.

Estrictamente hablando, la solución de Schwarzschild es para un universo que no contenga nada más que un solo agujero negro eterno. Pero aunque no es físico, sigue siendo una solución útil cuando queremos modelar el espacio-tiempo con simetría espacial esférica (incluidos planetas y estrellas, no solo agujeros negros).

Para un agujero negro en rotación, la situación es más compleja y hay varios horizontes. Consulte el artículo de Wikipedia sobre la métrica de Kerr para obtener más detalles.

No podemos decir exactamente qué sucede en el núcleo de un agujero negro. Como se discutió en esta respuesta de Florin , necesitamos una teoría que una la Relatividad General y la Mecánica Cuántica para responder tales preguntas.

Un agujero negro GR puro tiene una singularidad matemática en su núcleo, pero la mayoría de los astrofísicos creen que eso no es físico y que una teoría de la gravedad cuántica adecuada eliminará esa singularidad. Sin embargo, es probable que el núcleo de un agujero negro sea todavía muy pequeño, ya que las correcciones de la gravedad cuántica probablemente no se activen hasta que el tamaño sea más pequeño que un átomo. Y, por supuesto, incluso con una gravedad cuántica, nunca podremos observar los núcleos de los agujeros negros para validar la teoría.

Por lo tanto, actualmente no podemos decir exactamente qué sucede con la energía y la materia una vez que llega al núcleo de un agujero negro. Pero sí sabemos que una vez que algo cruza el horizonte de eventos de un agujero negro, ya no puede afectar el universo fuera del horizonte de eventos, y que cualquier cosa dentro del horizonte de eventos debe caer rápidamente (en su propio tiempo) hacia el núcleo del agujero negro. agujero, y que ninguna fuerza conocida puede impedir ese proceso.

El campo gravitatorio de un agujero negro a veces se describe como un "campo fósil" . Toda la materia y la energía que caen en el agujero negro modifican la curvatura del espacio-tiempo a medida que se acerca al horizonte de eventos. Y una vez que cruza el horizonte de eventos, ya no puede cambiar la curvatura del espacio-tiempo fuera del horizonte, por lo que esos cambios de curvatura se conservan (hasta que aparece algo más para agregar sus propios cambios de curvatura).

Así que realmente no importa lo que suceda en el núcleo del agujero negro, ya que la naturaleza exacta del núcleo del agujero negro no afecta lo que sucede fuera del horizonte de eventos.

Gracias, los agujeros negros tienen mucho más sentido sin una singularidad. Mi teoría favorita probablemente es que nuestro universo nació como un problema técnico, una transición de fase de otro universo con diferentes reglas físicas y aún persiste dentro de la estructura de nuestro universo, como la materia oscura y la energía oscura. Los agujeros negros podrían de alguna manera abrir una puerta de entrada a ese viejo universo. Si el viejo universo fuera bidimensional, entonces lo observaríamos como infinitamente pequeño y tenso, como una singularidad.
@Ba-Lee En ese caso, creo que disfrutarías leyendo The Life of the Cosmos de Lee Smolin . Por cierto, en GR puro no puedes observar una singularidad BH incluso si estás dentro del horizonte de eventos: la singularidad siempre está en el futuro de cualquier observador.
Gracias, investigaré eso.
Es una respuesta muy detallada y buena y estoy muy agradecido de que se haya dado el lujo de escribirla, pero como usted mismo lo dijo, nadie sabe realmente la respuesta. Lo aceptaré por gratitud, pero me gustaría ver más teorías sobre este.
@Ba-Lee Cierto, no sabemos exactamente qué sucede en el núcleo, pero como explican mis últimos 2 párrafos, eso no afecta la masa y el tamaño del agujero negro. La distorsión del espacio-tiempo cerca del agujero negro está completamente determinada por lo que sucedió fuera del horizonte de eventos. Desde la perspectiva de un observador externo, todos los eventos dentro del horizonte de eventos están en un futuro distante (la distancia depende de las coordenadas que desee usar).
Probablemente, de todos modos, no hay realmente un agujero negro, ya que la mecánica cuántica establece claramente que nada puede ser infinitamente pequeño y denso. Podría ser algo así como una gravastar u otra materia exótica, que aún no conocemos.
También vea mi respuesta aquí: physics.stackexchange.com/a/696441/123208
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