¿Tienen agujeros negros, singularidades, masa infinita y son infinitamente calientes? ¿Tienen energía infinita?

No (masa infinita), no (temperatura infinita) y no (energía infinita). Parece que estás confundiendo la división por cero con “infinito”, un error bastante común.

Si los agujeros negros tuvieran “masa infinita”, entonces todos los agujeros negros tendrían “masa infinita”, pero este no es el caso: los BH tienen masas diferentes , desde pequeñas hasta medianas y supermasivas. Todos están muy “fríos” (muy cerca de 0 K). Y como masa = energía (¿Recuerdas a Einstein? Él nos enseñó que E = m ), así que dado que la masa de BH nunca es “infinita”, tampoco lo es la “energía” de BH. Todo de acuerdo con Wikipedia ( Termodinámica del Agujero Negro) .

“Infinito” puede existir (o aparecer en la matemática de) algunas teorías, lo que significa invariablemente que algo está mal con esas teorías (a menudo, alguna división por cero ), nada en el Universo real es “infinito”, pero sobre todo : ¡el infinito no es un número !

Los físicos a veces “evitan” esos molestos “infinitos” que siguen apareciendo, usando un “juego de manos” matemático llamado renormalización . Sin embargo, el gran Richard Feynman escribió (1985):

El juego de shell que jugamos … técnicamente se llama ‘renormalización’. ¡Pero no importa cuán inteligente sea la palabra, sigue siendo lo que yo llamaría un proceso tímido ! Tener que recurrir a tal hocus-pocus nos ha impedido demostrar que la teoría de la electrodinámica cuántica es matemáticamente autoconsistente. Es sorprendente que la teoría todavía no haya demostrado ser coherente de una forma u otra; Sospecho que la renormalización no es matemáticamente legítima .

Fuente: Actitudes e interpretación ( negrita añadida para enfatizar). Y sobre el tema de las “singularidades”, vea Manzanas y naranjas (Singularidades comparadas) .

No hay singularidad. El Principio de incertidumbre prohíbe las partículas confinadas en un espacio más pequeño que sus longitudes de onda.

La respuesta de Edward Cherlin a ¿Puede un agujero negro realmente tener cero volumen?

Eso deja las masas finitas que crean agujeros negros o caen después, con densidad y energía finitas.

Los agujeros negros son extremadamente fríos en sus horizontes de eventos, y extremadamente pero no infinitamente calientes en sus núcleos. Las partículas que caen se aceleran a altas velocidades y altas energías, lo que nos da temperaturas altas pero finitas.

Los agujeros negros tienen masa finita, y si consideramos esta masa concentrada en singularidad, sigue siendo finita. Entonces, masa finita y energía finita. Sin embargo, algunos parámetros, como la densidad y la curvatura, son infinitos allí. No puedo decir sobre la temperatura.

Teóricamente pueden aumentar en densidad hasta la perpetuidad, pero están restringidos por la cantidad de cosas (estrellas, planetas) que caen en términos de masa. Esto no es lo mismo, ya que no hay masa infinita en el universo para crear esta densidad “infinita” porque hay una cantidad finita de todo lo que sabemos.

Infinito no es un buen término para usar con el mundo físico.

Pensemos: si un agujero negro fuera infinitamente masivo, no quedaría nada para otro u otra cosa.

Una singularidad de agujero negro no es parte del espacio-tiempo, por lo que no tendría masa ni energía.

Podrías leer un poco aquí: la respuesta de Harry McLaughlin a ¿Qué es una singularidad de agujero negro?

No.