¿Qué cosas la mayoría de la gente entiende mal o no sabe sobre los agujeros negros?

Lo que la gente puede no saber sobre los agujeros negros es que tienen mucho frío .

El entorno alrededor de un agujero negro puede calentarse mucho ya que el disco de acreción (suponiendo que el agujero negro se esté consumiendo activamente) se sobrecalienta a medida que avanza en espiral, incluso hasta el punto de fusión nuclear. Pero la temperatura del agujero negro en sí es aún más fría que el espacio mismo. La temperatura de un agujero negro es inversamente proporcional a su masa y al tamaño del radio de Schwarzschild. Un agujero negro de masa solar tendrá una temperatura de 6 × 10 [matemática] ^ {- 8} [/ matemática] K.

Los agujeros negros irradiarán muy lentamente su energía debido a la radiación de Hawking. Pero este proceso solo comienza cuando el espacio se ha enfriado lo suficiente, por lo que se cree que actualmente no hay agujeros negros en evaporación.

Pero finalmente se evaporarán, lo que lleva un tiempo asombrosamente largo. Un agujero negro de 1 masa solar tardará 2 × 10 [matemática] ^ {67} [/ matemática] años en evaporarse, que es aproximadamente 10 [matemática] ^ {57} [/ matemática] veces la edad actual del universo.

A medida que la masa del agujero negro se irradia, se calienta más y más. En los últimos 14 mil millones de años, el agujero negro tendrá una temperatura superior a 10 [matemáticas] ^ {11} [/ matemáticas] K, suficiente para emitir rayos gamma de alta energía. En el último segundo del agujero negro (que corresponde a una masa de una ballena azul), se emitirán 5 millones de megatones de energía TNT.

Los agujeros negros son uno de los objetos más fascinantes del universo (además de estrellas de neutrones, quásares, púlsares, energía oscura, supernovas, etc.).

ASPIRADORAS

Los agujeros negros son tan misteriosos que la mayoría de las personas tienen muchos conceptos erróneos sobre ellos. Para empezar, mucha gente cree que los agujeros negros son como aspiradoras que “absorben” todo lo que los rodea.

El hecho es que mientras esté fuera del horizonte de eventos de un agujero negro, sentirá la misma cantidad de atracción gravitacional que sentiría si alguien reemplazara el agujero negro con una masa equivalente.

FLEXIÓN DE LUZ

Las personas que han leído la ley gravitacional de Newton en la escuela a menudo se preguntan cómo es posible que algo doble la luz. Después de todo, los fotones no tienen masa y, por lo tanto, no deberían verse afectados por la gravedad, ¿verdad? Después de todo, la fuerza de la gravedad según Newton es proporcional al producto de dos masas:

[matemáticas] F = G \ dfrac {M m} {R ^ 2} [/ matemáticas]

No, desafortunadamente Newton estaba equivocado. En el año 1915, Einstein publicó una nueva fórmula para la gravedad en su Teoría general de la relatividad. Y demostró que la gravedad no es más que curvatura del espacio-tiempo.

En otras palabras, cuando coloca una masa en el espacio vacío, hace que el espacio-tiempo vacío a su alrededor se doble y curve (lo creas o no, pero esto se ha demostrado una y otra vez en el transcurso de los últimos 100 años).

Entonces, cuando un rayo de luz viaja cerca de un agujero negro, se dobla porque tiene que viajar a través del espacio-tiempo curvado alrededor del agujero negro. No hay una ruta en línea recta entre dos puntos cuando pasas cerca de un agujero negro.

DILATACIÓN DEL TIEMPO

Otro hecho interesante sobre los agujeros negros es que ralentizan el tiempo. En realidad, el tiempo se ralentiza en cada campo gravitacional, pero en el caso de los agujeros negros, el efecto es muy fuerte debido a su inmensa gravedad. Si has visto Interestelar , ya lo sabes.

Imagina si caes dentro de un agujero negro pero de alguna manera sobreviviste y pudiste ver el universo alrededor del agujero negro. Su tiempo se habría ralentizado billones de veces en comparación con el tiempo fuera del agujero negro. En efecto, verías que todo el universo evoluciona en rápido avance a través de billones de años frente a tus propios ojos.

Lo que sucede es que el universo fuera del agujero negro está evolucionando normalmente. Por otro lado, estás evolucionando en cámara lenta. Entonces, todo lo que está fuera del agujero negro parece un movimiento de avance rápido para usted. Si bien su edad aumentó en solo unos segundos, el universo habría envejecido miles de millones de años.

¡Solo imaginar esta escena en mi mente me produce escalofríos!

Creo que lo que la gente malinterpreta más es “agujero negro” se refiere a una clasificación completa de los fenómenos astrológicos. No es simplemente una estrella colapsada, aunque una estrella colapsada puede convertirse en un agujero negro.

Descubrimientos recientes de agujeros negros supermasivos galácticos han dado evidencia de la idea de que cualquier nebulosa suficientemente masiva y densa podría “ocultarse” en un agujero negro. Se dice que el centro de nuestra propia Vía Láctea es un agujero negro y tiene la densidad general del agua.

Esto plantea la pregunta de qué es exactamente un horizonte de eventos y qué sucede a su alrededor, ya que la fuerza gravitacional alrededor del horizonte de eventos de un agujero negro tan supermasivo es comprable en la superficie de la Tierra.

Este es otro concepto incomprendido de los agujeros negros. Los físicos hablan sobre la dilatación del tiempo alrededor del horizonte de eventos, pero no hablan tanto sobre la contracción del espacio, que es un fenómeno mucho más difícil de probar empíricamente. Existe la idea de que un horizonte de eventos no está en un perímetro fijo desde la singularidad sino que se “encoge” en relación con un observador en caída libre. Además, un observador en caída libre nunca alcanzará el horizonte de eventos, aparecerá como un espejismo o un arco iris cósmico hasta que el observador sea borrado.

Primero familiaricémonos con la anatomía de un agujero negro:

He discutido los agujeros negros con muchas personas a mi alrededor y a continuación se encuentran las cosas que encontré que la gente realmente no entiende sobre el agujero negro.

1) La mayoría de las personas tienen la impresión de que un agujero negro es en realidad un agujero en el universo. Pues no lo es. Un agujero negro es una región del espacio-tiempo (universo) que exhibe efectos gravitacionales tan fuertes que nada, ni siquiera partículas y radiación electromagnética como la luz, puede escapar de su interior.

2) Que solo destruye lo que viene en su camino. Lo que mucha gente no sabe es que también es un creador. Casi todas las galaxias en el universo deben su creación a un agujero negro.

3) Que solo se encuentra deambulando en una galaxia. En realidad, aparte de estos monstruos errantes, hay un agujero negro súper masivo en el centro de casi todas las galaxias, incluida la vía láctea. En el caso de la Vía Láctea, el agujero negro supermasivo se corresponde con la ubicación de Sagitario A *.

4) Que todos los agujeros negros son negros. No es verdad. Saluda a los “cuásares”. Los cuásares son los objetos más brillantes descubiertos en el universo y se sabe que contienen agujeros negros en sus centros. A medida que el material se acerca al horizonte de eventos de un agujero negro, comienza a acelerarse y a calentarse, brillando intensamente hasta que pasa a través del horizonte de eventos.

5) Que los hemos visto a través de telescopios. No es verdad. Solo hemos podido detectar su presencia debido a sus signos de firma. Todavía tenemos que ver uno.

Como algunos otros, tengo mucho que decir.

Los agujeros negros no tienen mayor fuerza gravitacional.

Me gusta hacer esta pregunta a la gente: ¿qué pasaría si el sol de repente se comprime en un agujero negro con la misma cantidad de masa?

Las respuestas van desde “El sistema solar será destruido” a “Todas las estrellas dentro de [una cierta distancia] son ​​absorbidas” a “todo dentro de [un radio grande] desaparece”, y uno que acabo de recibir, “[el sistema solar] implosionaría “.

La respuesta real es que el efecto gravitacional en los planetas se mantendrá exactamente igual, mientras que el calor y la luz dejan de llegar a la Tierra en 8 minutos y 19 segundos, y podemos observar los fenómenos de lentes gravitacionales desde una distancia muy cercana antes de que todos congelar a cero casi absoluto.

Es solo cuando te acercas extremadamente al agujero negro, a 2,95 × 10 ^ 3 metros, o alrededor de 3 kilómetros, cuando la velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz.

No puedes entrar en un agujero negro y salir por el otro lado.

Mucha gente piensa que hay un “otro lado” de los agujeros negros que ni siquiera es divertido. Las personas tienen la concepción de que los agujeros negros son como agujeros de gusano que, si los ingresas con suficiente protección para que no se conviertan en pulpa, puedes salir del otro lado a otra parte del universo.

En realidad, el interior de un agujero negro es solo una singularidad de la materia. No hay “otro lado”.

La mayoría de la gente cree que los agujeros negros destruyen todo a su alrededor.

Estoy aquí para convencerte de que son nuestros amigos.

Los agujeros negros son motores de energía: convierten la masa en todo tipo de radiación EM y irradian millones de años luz.

Creo que son la semilla de todas las galaxias. Muéstrame una galaxia que no tenga un agujero negro en el centro, cálida y acogedora.

Los agujeros negros no discriminan. Dan la bienvenida a cualquier tipo de energía de masa, desde fotones sin masa hasta estrellas enteras. ¡Todos son bienvenidos!

Los agujeros negros son lo único lo suficientemente poderoso como para hacer que nuestros pequeños sensores funcionen. Si no fuera por los agujeros negros, estaríamos atrapados usando la luz como nuestra única visión. ← eso es tan del siglo XIX. ¡Ahora podemos ver en la oscuridad!

Lo más importante: los agujeros negros nos permiten seguir siendo humanos. Nos permiten satisfacer esta sed insaciable de curiosidad.

Todo lo que interactuamos es posible gracias a la luz en su mayor parte. Todo, desde teléfonos celulares hasta paneles solares, es posible gracias a nuestra comprensión del campo electromagnético. Los agujeros negros nos permiten hurgar en la oscuridad y “sentir” lo que hay ahí fuera.

Si no fuera por los agujeros negros que son los motores de agitación espacio-tiempo que son, nunca obtendríamos lecturas en nuestros sensores, lo que significaría que no podríamos hacerlos más precisos. Nunca tendríamos una forma de ver lo invisible.

Por lo tanto, los agujeros negros son nuestros amigos, no una aspiradora cósmica aterradora. La luz está bien una vez que entra en un agujero negro, no está terminada, solo se reutiliza.

Asociado con cada masa [matemática] M [/ matemática] hay un radio de Schwarzschild [matemática] R = 2MG / c ^ 2 [/ matemática]. Si la masa cabe dentro de una esfera de ese radio, es un agujero negro. El radio es directamente proporcional a la masa.

La densidad de un agujero negro es (olvidando [matemática] \ pi [/ matemática] y otras constantes pequeñas) [matemática] \ rho = M / R ^ 3 = c ^ 2 / GR ^ 2. [/ Matemática] La constante [matemáticas] c ^ 2 / G [/ matemáticas] es un número grande, por lo que los agujeros negros pequeños son muy densos. Pero la [matemática] R ^ 2 [/ matemática] en el denominador significa que los agujeros negros grandes no tienen que ser densos en absoluto, sino que pueden tener una densidad arbitrariamente baja.

Los agujeros negros son los sistemas más puros para aplicar la teoría general de la relatividad. Pero por alguna razón, los cálculos newtonianos sobre los agujeros negros a menudo dan la respuesta correcta (pero tienen una interpretación diferente). Por ejemplo, la velocidad de escape [matemática] v [/ matemática] fuera de un planeta esférico de masa [matemática] M [/ matemática] y el radio R se obtiene igualando la energía cinética y potencial: [matemática] mv ^ 2/2 = GMm / R, [/ matemáticas] o [matemáticas] R = 2MG / v ^ 2 [/ matemáticas]. Si preguntamos qué tan pequeño un planeta no permitirá que escapen incluso los objetos a la velocidad de la luz, establecemos [math] v = c [/ math] y obtenemos el radio de Schwarzschild. En un contexto newtoniano, esto solo significa que puedes arrojar algo a casi la velocidad de la luz y volverá. Más rápido y no lo hará. En Relatividad general, la misma ecuación dice que desde el interior de un agujero negro nunca se puede arrojar algo más allá del radio de Schwarzchild. Puede hacer un cálculo similar sobre la aceleración de superficie.

Un agujero negro es la concentración más densa de entropía o información posible. Jacob Bekenstein y Stephen Hawking calcularon el tamaño de un poco. Bekenstein dijo que un bit es aproximadamente un fotón de longitud de onda [matemática] R [/ matemática], por lo que tiene energía [matemática] hc / R [/ matemática] o masa equivalente [matemática] h / Rc [/ matemática], por lo que aumenta el radio por [matemáticas] \ Delta R = 2 (h / Rc) G / c ^ 2 = 2hG / Rc ^ 3 [/ matemáticas]. [matemática] R \ Delta R [/ matemática] es proporcional al cambio en el área de la esfera del agujero negro (llamada horizonte de eventos). Nuevamente olvidando las constantes pequeñas: [matemática] R \ Delta R = hG / c ^ 3. [/ matemática] Esa es una constante, el tamaño de un bit. (En realidad, Hawking calculó que un bit es exactamente una cuarta parte de ese tamaño). Se llama el área de Planck y es muy pequeña. Se podría pensar que la cantidad máxima de información en un volumen de espacio sería directamente proporcional al volumen, pero esto muestra que en realidad es proporcional al área de superficie. Extraño.

Hay un enigma en el que una vista de un agujero negro muestra el entorno cercano del horizonte de eventos como un espacio aproximadamente plano, mientras que otro lo tiene como una barrera de temperatura de radiación Hawking casi infinita. El profesor Susskind dice que ambas son ciertas: si haces un experimento para tratar de medir el horizonte, siempre verificarás el calor, pero si te relajas y caes en el horizonte, ni siquiera sabrás que lo has hecho.

El malentendido más extendido, como han dicho otros, es que los agujeros negros no absorben todo. Su gravedad es como cualquier otra gravedad: es posible orbitar agujeros negros sin caerse.

Otro malentendido es que los agujeros negros son esferas. La mayoría no lo son, porque la mayoría se forma a partir de estrellas giratorias, por lo que también estarán girando. Los agujeros negros que giran forman esferas aplastadas y son más anchas en el ecuador que en los polos.

Existe la creencia de que los agujeros negros son como objetos huecos con un punto infinitamente denso en el centro. El centro no es infinitamente denso, porque la mecánica cuántica no lo permitirá. Además, el centro no es realmente un lugar en el espacio: a medida que caes a través del horizonte de eventos (el punto sin retorno), la dirección en el espacio que apunta hacia el agujero negro cambia para convertirse en una dirección en el tiempo. Lo que fue el centro del agujero negro se convierte en un punto en su futuro que inevitablemente alcanzará.

Para casi todos los agujeros negros, no se puede caer. Esto se debe a que al acercarse al agujero negro los efectos gravitacionales cambian tan rápidamente que un proceso conocido como ‘espaguetización’ lo aplastará y estirará simultáneamente, lo que pasa el horizonte de eventos Será una corriente larga y muy delgada de partículas que una vez fue usted.

Hay mucho que ni los científicos más brillantes saben sobre los agujeros negros. Claro que existen las “propiedades habituales”, como las mencionadas en varias respuestas, que el efecto gravitacional de un agujero negro es básicamente el mismo que el de cualquier estrella de la misma masa, etc.

Sí, sabemos bastante sobre los agujeros negros, pero todas esas respuestas pierden el punto. Los agujeros negros deben tener un papel crucial en nuestro universo, y nadie sabe de qué se trata. Representan un “agujero” en todas nuestras teorías de física científica, no hemos podido construir una teoría que describa un agujero negro correctamente, todo lo que tenemos son extrapolaciones que sabemos que no pueden ser toda la verdad sobre ellas, porque si los construimos a partir de la relatividad general, ignoran la mecánica cuántica y si construimos la mecánica cuántica, ignoran la relatividad general, y ninguna descripción completa de los agujeros negros ha podido satisfacer a ambos.

Un agujero negro es literalmente una entidad donde nuestro espacio-tiempo deja de existir. Es el fin del espacio-tiempo y, en consecuencia, el fin de cualquier cosa que podamos llamar “nuestro universo”. Un fin a la materia, a la energía, al tiempo, a la dimensionalidad espacial, una región desconectada para siempre de nuestro universo, excepto que todavía podemos sentir su efecto gravitacional en nuestro universo, pero en el que los procesos no son reversibles: un agujero negro puede interactuar con su alrededores capturando información de energía de masa a su alrededor, pero esta interacción es irreversible, la información de energía de masa nunca puede regresar del agujero negro a su entorno. Esto los convierte en entidades extremadamente singulares que presumiblemente deben tener un papel bastante especial en el universo, son diferentes a cualquier otra estructura de masa de energía que observamos en todo el universo.

Los agujeros negros proporcionan un vínculo entre nuestro universo y “en otro lugar”, lo que se encuentre más allá de su horizonte de eventos, que sin duda existe pero que se encuentra más allá de nuestro universo observable. Ese “lo que sea” que nunca podamos captar de nuestro universo puede tener claves cruciales para comprender todo nuestro universo, tal vez de dónde vino o cómo puede terminar. Parece que nunca podemos probarlo físicamente, pero espero que algún día podamos encontrar una teoría que pueda describir con éxito cómo es ese reino inalcanzable de los agujeros negros.

Ja, no puedo esperar para leer las respuestas de los expertos en este caso. Al leerlos, tenga en cuenta que no existe un verdadero “experto”, de hecho, los científicos no pueden observar directamente un agujero negro con telescopios o analizar la radiación electromagenetica como lo hacen con otros objetos en el espacio. Solo pueden identificar su presencia por el efecto gravitacional en otros objetos cercanos … y dado que el universo está en gran parte desprovisto de materia, muy pocos han sido (directamente) observados directamente. El equivalente sería como estudiar el corazón sin un estetoscopio, sin tomografía computarizada, sin cirugía a corazón abierto, sin control de pulso, etc. Sin embargo, el médico sabe que existe por el efecto que tiene el corazón en otras partes del cuerpo, eso es lo poco Se sabe sobre los agujeros negros.

Los agujeros negros como se conciben actualmente (con una singularidad) no existen en la realidad física. Las singularidades con volumen cero y densidades infinitas no tienen significado en física porque tales cosas no pueden existir en la realidad física.

Las singularidades son artefactos matemáticos causados ​​por la extrapolación excesiva de ideas simplistas, en este caso por la idea de que el colapso gravitacional es un proceso irreversible. No lo es y no tiene sentido científico pensar lo contrario.

Aquí está mi parte: los agujeros negros no son negros ni agujeros.

Como otros han señalado, los agujeros negros son alucinantemente masivos y, por lo tanto, tienen un tirón gravitacional tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de él. Como no se refleja luz desde su superficie, cuando miramos desde afuera, no vemos nada más que oscuridad.

Y estos no son agujeros en realidad. No puedes entrar por un lado y salir por el otro. Estos son los objetos. Infinitamente pesado y denso, tanto que a medida que profundizas, todas las leyes conocidas de la física se vuelven redundantes. Debe haber algunas leyes nuevas que funcionen en su interior, pero hasta ahora no tenemos una forma de estudiarlas.

1. Su masa es finita. Nunca tienen masa infinita. Es la densidad que está cerca del infinito porque tienen un volumen cercano a cero. Esta es la verdad.
2. La materia que es absorbida por el agujero negro se encuentra en algún otro universo, según Stephen Hawking. Esa es la verdad final.
3. Todo lo que se acerca al agujero negro queda atrapado en él. Depende de cierto rango llamado Event Horizon. Si ese cuerpo está fuera de este rango, no quedará atrapado en él. Esa es la verdad.

Como la teoría de que NADA puede escapar del horizonte de eventos de un agujero negro, incluida la luz (también conocida como fotones). Sin embargo, se rumorea que los NEUTRINOS pueden escapar de los lados de un agujero negro ya que no tienen carga.

Los agujeros negros generalmente se consideran objetos misteriosos con propiedades exóticas. Contrariamente a esta creencia, excepto por su gran contenido de materia 3D y tamaño, son como cualquier otro cuerpo macro. No tienen propiedades misteriosas. Se comportan como cualquier otro cuerpo enorme. Ver: http://vixra.org/abs/1310.0195

Muchas personas no saben que los agujeros negros pueden convertir la masa en energía. Antes de que se descubriera que las estrellas usan la fusión para convertir la masa en energía, se pensó que podría existir un agujero negro en el centro de las estrellas. En teoría, esto podría convertir aproximadamente el 10% de la masa de la estrella en energía. Fusion, por otro lado, solo puede convertir aproximadamente el 1% de la masa de la estrella en energía. Pero resultó que la naturaleza no optó por la solución más efectiva.

Que los efectos en nuestra observación (esfera de observación) en el horizonte de eventos del agujero negro es el mismo efecto que ocurre en el otro extremo / lado de nuestra esfera de observación, el mismo efecto en la Burbuja Hubble, es decir, en las lejanas galaxias de desaparición.

¡Buena pregunta!

Hay un concepto completamente diferente de agujeros negros que prácticamente niega las teorías comunes … Un buen libro sobre el tema es “The Ocean Universe”. También discute la relación entre los agujeros negros y los cuásares …

Un agujero negro es una región del espacio en la que la materia es tan compacta que nada puede escapar de ella, ni siquiera la luz;

https://www.astro.umd.edu/~mille …

Aquí hay algunos grandes documentales sobre los agujeros negros.