¿Podría haber partículas virtuales dentro de un agujero negro? Es así, ¿serían tragados después de la creación en la singularidad? Si no, ¿por qué?

La respuesta corta: sí, y sí, ¡¡serán tragados por la singularidad si no son anillados el uno por el otro!

Ahora la respuesta larga:

Baby Universes, Children of Blackholes (discurso de Hawking)

Primero consideremos qué significa exactamente ‘dentro del agujero negro

Hay tres partes en un agujero negro (suponga un agujero negro giratorio)

  • La singularidad: es un punto, no una región si usas el formalismo GTR de Einstein. Si utiliza el formalismo teórico de String, es una región del espacio-tiempo con dimensión de longitud de tablón y tiempo de tablón. El espacio-tiempo en sí mismo está cuantificado y no es posible diseñar un espacio menor que la longitud del tablón y el tiempo menor que el tiempo del tablón: es básicamente un ‘píxel’ del espacio-tiempo
  • La región fuera de la singularidad pero dentro del “horizonte de eventos interno”
  • Región entre horizontes pares interiores y exteriores.

Ahora analicemos la naturaleza de las partículas virtuales:

El espacio-tiempo está cuantificado y tiene estados cuánticos.

Cada “píxel” del espacio-tiempo puede generar un par de partículas-antipartículas al “tomar prestada” energía de su estado de energía. Estas partículas se anilan entre sí de inmediato y devuelven la energía prestada. Mayor energía requerida, menor vida útil de las partículas.

Ahora hay consecuencias muy interesantes del fenómeno de partículas virtuales cuando se relaciona con los agujeros negros.

  • Cuando las partículas virtuales se crean exactamente en el horizonte exterior: una partícula puede escapar del agujero negro mientras que la otra cae hacia la singularidad. (sus momentos serán iguales y opuestos para que se muevan en direcciones opuestas). Estas partículas que escapan de los agujeros negros son la radiación de Hawkins; esto hace que los agujeros negros se ” evaporen ” en escalas de tiempo inmensamente largas, durante billones de billones de años (consulte la edad de los agujeros negros Las cinco edades del universo – Wikipedia)

  • Cuando las partículas virtuales se crean exactamente en el horizonte interno: una caerá hacia la singularidad, otra irá en la región entre los horizontes de eventos interno y externo. Las energías producidas en esta región son tan enormes que las colisiones entre estas partículas pueden iniciar Big Bangs, creando ‘universos bebés’. Estos universos son en todos los sentidos similares a nuestro propio universo y pueden tener leyes de física iguales o muy diferentes a nuestro universo. ¡Nuestro universo puede haber sido creado de esta manera dentro de un agujero negro del universo de otra persona!

[1305.4524] El acelerador de partículas Black Hole como máquina para hacer universos bebés

  • Ahora, lo que sucede dentro de la singularidad es una gran pregunta sin resolver según nuestra teoría actual

Si por partículas virtuales te refieres a pares de partículas / antipartículas que aparecen y luego se aniquilan entre sí, entonces sí, esto puede suceder hasta donde sabemos. Se cree que si tal par de partículas existe en el lugar correcto, es posible que una de ellas esté justo dentro del horizonte de eventos del agujero negro y la otra podría estar justo afuera del horizonte de eventos. En ese caso, las partículas podrían no ser capaces de aniquilarse entre sí y una partícula permanecería fuera del agujero negro. Esta es la llamada radiación de Hawking que significaría que los agujeros negros tienen “fugas”. Sin embargo, tomaría mucho tiempo para que cualquier agujero negro masivo se filtre lo suficiente como para convertirse en un agujero blanco. En cuanto al destino de las partículas que quedan dentro del agujero negro, no creo que sepamos suficiente física para entender lo que sucede en la supuesta singularidad. Pero entonces no soy físico, por lo que otros coroanos pueden saberlo mejor.

¿No es ese el objetivo de la radiación de Hawking? Las partículas virtuales que se forman en el borde del horizonte de sucesos podrían absorber una de ellas y dejar la otra hacia afuera, ¿incapaz de reunirse con su contraparte?