¿Todos los agujeros negros tienen una singularidad? ¿Las singularidades tienen necesariamente masa infinita?

Sí, todos los agujeros negros tienen una singularidad, esto los define de alguna manera.

No, no tienen ni podrían tener una masa infinita.

Sin embargo, parecen tener una densidad infinita, más o menos.

Cuando una estrella con una masa suficiente colapsa, su contracción gravitacional es tal que toda su masa se comprime en un volumen infinitamente pequeño, dándole una masa infinita como densidad = masa / volumen, o al menos tan cerca como sea posible.

Los agujeros negros pueden tener una variedad de masas. Los presentes inmediatamente después del colapso de una estrella están alrededor de la masa de esa estrella, ganándose el título de ‘agujeros negros de masa estelar’. Los agujeros negros en los centros de las galaxias pueden tener masas equivalentes a miles de millones de estrellas, por lo que se llaman ‘agujeros negros supermasivos’. Molestamente, ambos se abrevian a veces en SMBH.

También se han propuesto agujeros negros intermedios, pero creo que todavía no se han encontrado.

Comenzaré con la segunda parte de tu pregunta, porque es más simple. La masa de un agujero negro es la suma de toda la masa que ha absorbido menos cualquier masa que emita. ¿Su masa es finita? Además, si tuviera una masa infinita, el radio del horizonte de eventos sería infinito.

¿Todos los agujeros negros tienen una singularidad? Este es un problema más sutil, ya que la respuesta depende de su marco de tiempo elegido. Yo diría que ningún agujero negro tiene una singularidad significativa.
Simplifica la descripción si consideramos solo los agujeros no giratorios, pero este aspecto de la física es muy similar para aquellos que giran.

Si considera la situación desde el punto de vista de un objeto que ingresa al agujero negro. se está acelerando hacia el centro del punto del hoyo en un tiempo finito. Se forma una singularidad en un tiempo finito.

Sin embargo, en lo que respecta al mundo exterior, el reloj del objeto se ralentiza a medida que se acerca al horizonte uniforme. En realidad nunca penetra. Por lo tanto, los objetos que comienzan fuera del agujero negro inicial nunca pueden contribuir a ninguna singularidad.
¿Qué pasa con los objetos que comienzan dentro del agujero negro? En sus propias líneas de tiempo, corren hacia el centro. Ahora no podemos de ninguna manera observar lo que sucede dentro del horizonte de eventos; solo podemos usar modelos consistentes. Esto muestra que el flujo de tiempo observado se desacelera hacia cero cuando un objeto se acerca al horizonte de eventos y se invierte cuando se cruza el horizonte de eventos. Un objeto puede estar corriendo hacia el centro en su propio marco de tiempo, pero en el nuestro simplemente se está acercando al horizonte de eventos a un ritmo cada vez más reducido a medida que se acerca. En lo que concierne al universo exterior, el agujero negro se acerca gradualmente a la condición de ser un caparazón de densidad infinita, pero no alcanzará esa condición en un tiempo finito; además, los agujeros negros se evaporan en un tiempo finito (en escalas de tiempo externas), momento en el que las líneas de tiempo se unen: ha pasado un tiempo local insuficiente para que la materia fuera del horizonte de eventos haya llegado al horizonte de eventos; El asunto dentro del horizonte de eventos realmente ha visto retroceder el tiempo.

En mi opinión, la singularidad es una ficción que resulta de seguir una línea de tiempo aparentemente corta que en realidad procede tan lentamente que la singularidad nunca se forma.

La verdad es que no sabemos qué hay dentro de un agujero negro.

Aunque la relatividad predice las singularidades, no puede explicarlas y la idea de una singularidad desafía las leyes cuánticas actuales, por lo que ninguna teoría puede explicar qué es.

Mientras que otras teorías lo intentan, ninguna ha tenido éxito por completo.

Sin embargo, los agujeros negros no tienen masa infinita, aunque pueden ser infinitamente densos. La masa de un agujero negro consiste en la estrella que lo formó y cualquier otra cosa que pueda haberse acumulado, lo que le daría una masa finita, aunque un agujero negro coloca la masa en un estado indistinguible de la energía, ya que son la misma cosa. Pero mientras que otros objetos están compuestos principalmente de materia, a los agujeros negros no les importa si es en forma de materia o energía.

Tener una masa infinita rompería la primera ley de la termodinámica, junto con otras, que dice que la energía no se puede crear ni destruir.

No. Una singularidad es una condición física no comprobada. Su concepto se deriva de una Ley de Gravedad empírica (la que tiene un poste o un golpe infinito cuando la distancia de los cuerpos es igual a cero), siendo extrapolada a la distancia CERO

Al ser una ley empírica (una ley que se derivó de la observación de cuerpos macroscópicos y distancias macroscópicas), no se puede extrapolar a una distancia CERO.

La masa infinita es fácil … No hay nada infinito en el Universo …

Masa infinita significaría un campo gravitacional infinito … Todos seríamos atraídos hacia él … gancho, línea y plomada …

Todos los agujeros negros se conectan a la singularidad, que se encuentra en el centro del universo. y en la singularidad en sí realmente no hay nada, es el camino a la singularidad que contiene todo lo que el agujero negro consumió. pero la masa no es infinita.

Se presume que todos los agujeros negros tienen una singularidad.

Una singularidad es la densidad infinita: masa finita en un pinchazo infinitamente pequeño de 1 dimensión.

No es masa infinita.