Si el hierro es el elemento final producido cuando una estrella muere, ¿está el hierro en el centro de un agujero negro?

Además de los agujeros negros, su muy buena pregunta también se aplica a las estrellas de neutrones y quark, y, en los tres casos, la respuesta es no por razones fascinantes.

Comenzando con las estrellas de neutrones, la gravedad experimentada por estos objetos extremos es tan intensa que, con la posible excepción de una “corteza” de hierro, los protones y electrones dentro del objeto se aplastan para formar neutrones. Determinamos la identidad de un elemento por su recuento de protones, y con prácticamente todos los protones convertidos en neutrones, ya no podemos considerar el material de hierro, ni ningún otro elemento para el caso. El apodo de ciencia ficción para este material exótico es “Neutronium”. En el caso de las estrellas de neutrones de aproximadamente 1.1 a 3 masas solares, permanecen en este estado efectivamente para siempre, la fuerza física de sus Neutrones, conocida como “Presión de Degeneración de Neutrones”. “, Sosteniendo el objeto contra un mayor colapso.

Es posible que si el núcleo estelar colapsado alcanza aproximadamente 3 masas solares, puede superar la degeneración de neutrones y colapsar en un tipo de objeto hipotético, extraño y completamente desconocido conocido como Estrella Quark, sostenido por la presión de degeneración de quark y que esencialmente no contiene protones o neutrones.

Finalmente, y en respuesta a su pregunta, un núcleo estelar degenerado significativamente más allá de 3 masas solares colapsará más allá de la estrella de neutrones y quark en la famosa singularidad que llamamos un agujero negro.

En este punto, ciertamente ya no es hierro.

Hay varias cosas relacionadas con su pregunta.

El hierro es el último producto de reacciones de fusión productoras de energía en estrellas muy masivas. Es posible convertir el hierro en elementos más pesados ​​a través de reacciones nucleares, pero eso consumiría energía en lugar de liberarla.

A medida que una estrella masiva muere en una supernova de colapso del núcleo, la enorme liberación de energía y las condiciones extremas resultan en la producción de elementos más pesados ​​que el hierro. Ahora que hemos observado una fusión de estrellas de neutrones (es finales de 2017), parece que este es realmente el mecanismo dominante para producir una gama de elementos pesados.

Esa es la historia de hierro, así que pasemos a la parte del agujero negro.

El destino del remanente de una supernova (o, más correctamente, cualquier parte masiva de la estrella progenitora que sobreviva) depende completamente de su masa. Podría colapsar en una estrella de neutrones, pero si la masa es realmente enorme, el colapso no se detendrá allí y terminaría con un agujero negro. A juzgar por las últimas referencias que he leído, todavía no estamos seguros de la masa máxima posible de una estrella de neutrones.

No podemos hacer ninguna declaración sobre lo que hay dentro del horizonte de eventos de un agujero negro. Es inobservable, y nuestros modelos del comportamiento de la materia y la energía dentro del horizonte de eventos producen resultados sin sentido. Es por eso que decimos que hay una singularidad dentro del horizonte de eventos.

Las singularidades matemáticas no son infrecuentes. No podemos hacer nada con ellos, así que tenemos que encontrar alguna forma de evitarlos. En algunos casos, solo saber dónde están es suficiente. La teoría del sistema de control adopta ese enfoque; los llamamos polos y no nos preocupamos por lo que sucede cerca de ellos. En otros casos, podemos hacer algunas manipulaciones matemáticas para deshacernos de ellos.

En el caso de un agujero negro, simplemente tenemos que aceptar que no hay nada que podamos decir sobre la singularidad. El horizonte de eventos significa que no tenemos que preocuparnos por eso. Eso lleva a la idea de la censura cósmica, una noción que suena extraña y bastante polémica.

En resumen, no tenemos idea de lo que hay dentro de un agujero negro. Ni siquiera podemos hacer especulaciones sensatas.

Las condiciones dentro de un agujero negro son teóricamente idénticas al instante del Big Bang: el tamaño es infinito negativo; mientras que la temperatura, la densidad y la gravedad son infinitos positivos. Los infinitos positivos podrían dividir las cosas en lo que sea que constituya quarks, entreteniendo más imaginación / especulación: todas esas cosas en (acercándose) al espacio cero, en este plano 3D, forzando así la materia a otras dimensiones, tal vez creando un universo infantil, o al menos una bolsa de espacio-tiempo completamente aislada de la nuestra. Si, como una cuerda que vibra crea ondas de sonido variables en varias condiciones, tal vez en condiciones suficientemente extremas, una plétora de cuerdas cósmicas, repicando en ciertas combinaciones específicas de unísono / armonía, ¿podría generar naturalmente masa / energía en unidades de tamaño universal? = o)

El hierro sería el elemento más pesado producido cuando una estrella similar a la nuestra muere.

En una gran estrella que se convertiría en supernova antes de colapsar en un agujero negro, se producirían elementos mucho más pesados ​​en la explosión. Lo que no sea expulsado con la explosión colapsaría en la formación del agujero negro.

Sin embargo, la materia normal no puede resistir las fuerzas de aplastamiento de un agujero negro. Como ejemplo, incluso la fuerza de aplastamiento de una estrella de neutrones despoja a los elementos a neutrones y posiblemente a algunas partículas subatómicas realmente básicas. Por lo tanto, se esperaría que los elementos atrapados en el proceso de creación de un agujero negro se eliminen aún más.

No, el hierro no está en el centro de los agujeros negros.

El hierro es solo el elemento más pesado producido por la fusión convencional dentro de las estrellas convencionales, hay otros procesos que producen elementos más pesados ​​que el hierro (“elementos transferrosos”) en otras estrellas y en otros procesos estelares y en otros lugares.

Quiero decir, obviamente. Existen elementos más pesados ​​que el hierro.

Búscalo, es realmente interesante.

Los elementos en general se forman bajo ciertas condiciones, ya que las condiciones claras del agujero negro que no sean postulaciones teóricas y supuestos, no están claras con la confianza científica, no es fácil dar una respuesta precisa, lo siento.

Por lo tanto, el hierro no se puede fusionar con nada más. Es por eso que estrellas como la nuestra eventualmente “morirán”. Pero las estrellas como la nuestra no pueden convertirse en agujeros negros, al menos no que podamos decir. Se necesita una estrella mucho más masiva y mucho más densa para convertirse en super nova.

Lo que sucede es que en el momento crítico, la fusión comienza a fallar y el calor y la radiación que mantuvieron a la estrella del tamaño que tenía comienzan a fallar. Esto significa que la estrella comienza a colapsar. La Nova es solo las capas externas de la estrella que se desplazan hacia el espacio mientras el núcleo de la estrella se derrumba.

Cuando se colapsa, hay una gran explosión de energía sobrante que sale corriendo y empuja a la nova fuera del núcleo. Ahora, si este núcleo es lo suficientemente masivo y denso, entonces puede convertirse en un agujero negro.

Pero, de nuevo, tiene que ser mucho más masivo que nuestro sol, lo suficiente como para causar que la nova comience.

No. El hierro es el elemento final producido por la fusión normal. Los elementos finales producidos como una estrella muere son mucho más pesados ​​y debido a la explosión de la supernova, o incluso las kilonovas, cuando chocan 2 estrellas de neutrones, que producen elementos pesados ​​en cantidades que medimos en las masas de la Tierra.

Cuando se forma un agujero negro, el núcleo ya se ha derrumbado más allá del hierro. La gravedad es tan grande que incluso la presión de degeneración de neutrones que contiene protones y neutrones falla.

Piénsalo de esta manera. El núcleo de hierro no puede resistir la gravedad. Primero aplasta los protones y electrones en neutrones. Entonces los neutrones ni siquiera pueden resistir la gravedad y eso se derrumba a otra cosa. Tal vez una bola de quarks y eso incluso podría colapsar aún más. Pero en este punto no lo sabemos porque cualquiera que sea el núcleo está dentro del horizonte de eventos del objeto. Sabemos que no es hierro porque un “núcleo” de hierro con la masa de un agujero negro de masa estelar es demasiado grande. Un núcleo de neutrones es demasiado grande en aproximadamente 1 orden de magnitud.

Entonces, aunque no sabemos exactamente cuál es el “núcleo”, sabemos que no puede ser hierro porque simplemente no es lo suficientemente denso. A menudo provenía de un núcleo de hierro, pero eso se transformó en otras cosas antes de que se formara el agujero negro.

La pregunta plantea una hipótesis de que el hierro es el elemento final formado cuando una estrella muere.

Esto no es cierto en la vida real por cierto. Pero, volviendo a lo hipotético, no se deduce que debe haber hierro en el centro de un agujero negro.

Por un lado, el hierro no es lo suficientemente denso.

La alternativa al hierro en el hipotético sería algo más denso que el hierro pero no un elemento.

Por ejemplo, el neutronio se ajusta a esa descripción y has oído hablar de las estrellas de neutrones, ¿verdad?

El neutronio tampoco es lo suficientemente denso como para formar un agujero negro, por lo que no es un candidato para el núcleo del agujero negro.

El hecho es que nadie sabe cuál podría ser el núcleo de un agujero negro. Es probable que sea un estado de la materia que no existe en otros lugares. Todo lo que nos dan las matemáticas es el sinsentido que llamamos “la singularidad”.

Sin embargo, la respuesta a su pregunta sigue siendo “no”.

En la vida real, notará que hay elementos más pesados ​​que el hierro en el lugar. Estos se forman en la muerte de grandes estrellas.

El hierro tiene el núcleo más estable de cualquier elemento. Mediante procesos continuos de fusión y fisión, todas las reacciones nucleares tienden hacia ella. El sombrío pronóstico mecanicista es que el cosmos se convertirá en una gran masa de hierro.

No todas las estrellas son lo suficientemente grandes como para producir hierro y mucho menos un agujero negro. Nuestro Sol no es lo suficientemente grande como para producir un agujero negro o convertirse en supernova. No estoy seguro de que sea lo suficientemente grande como para producir elementos de hierro mucho menos pesados.

Como un agujero negro nunca se convierte en supernova y no expulsa plasma, no produce nada más que radiación de alta energía.

Sin embargo, solo soy un aficionado, por lo que es mejor confiar en un cosmólogo capacitado y con la educación adecuada.

Un agujero negro es una singularidad, un “punto” donde se desconocen las leyes de la física, tal como las conocemos. No hay forma de determinar qué hay en el centro, que es solo un punto, pero tiene una enorme masa.

Un agujero negro no tiene centro. Ha torcido toda la masa que ha consumido en un feroz vórtice de gravedad del espacio-tiempo llamado singularidad.