¿Podría la gravedad eventualmente forzar a toda la masa del universo a colapsar en un punto y crear un gigantesco agujero negro?

La suposición estándar en cosmología física es que el universo es homogéneo (igual en todas partes) e isotrópico (sin dirección preferida) a gran escala. El destino final de tal universo se caracteriza por su parámetro de densidad, a menudo denotado por la letra griega Omega, [matemáticas] \ Omega [/ matemáticas].

Si [math] \ Omega [/ math] es menor o igual a 1, se dice que el universo está “abierto” y se expandirá para siempre. Sin embargo, si [matemáticas] \ Omega> 1 [/ matemáticas], entonces el universo está cerrado; su expansión se detendrá y volverá a colapsar.

Según nuestras mejores observaciones hasta la fecha, en nuestro universo, [math] \ Omega [/ math] es casi exactamente 1. No solo eso, sino que una gran parte se debe a la “energía oscura”, que en realidad tiene el efecto contrario : en lugar de ralentizar la expansión, la acelera. Entonces, con toda probabilidad, nuestro universo no se va a volver a colapsar, sino que seguirá expandiéndose para siempre a un ritmo acelerado. Como resultado, los futuros observadores de la Vía Láctea, dentro de miles de millones de años a partir de ahora, verán nuestra Vía Láctea, unas pocas galaxias vecinas que están unidas gravitacionalmente a ella (a menos que todas ya se hayan fusionado en una única galaxia elíptica gigante) y nada más: aparte de esta “isla”, el resto del cosmos aparecerá vacío, desprovisto de materia. Tampoco verán el fondo cósmico de microondas, por lo que es una buena pregunta si incluso podrían desarrollar una teoría de la expansión cósmica.

Si malinterpretamos nuestras observaciones (o si nuestras teorías son incorrectas), entonces sí, en principio es posible que el universo vuelva a colapsar. Sin embargo, un nuevo colapso no significa automáticamente un nuevo Big Bang. Para que eso suceda (a menudo referido en la literatura como un “rebote”), deben estar presentes otros factores, especialmente algunas de las llamadas “condiciones de energía”. También hay problemas relacionados con la segunda ley de la termodinámica (la ley de la entropía).

Por último, pero no menos importante, la naturaleza de una singularidad cosmológica (el Big Bang), que es un momento en el tiempo en un universo lleno de materia, es bastante diferente de la de un agujero negro, que es una singularidad espacialmente localizada en un espacio vacío. . Entonces, incluso si el universo vuelve a colapsar, no será un “agujero negro gigantesco”.

No y sí.

Nunca deja de sorprenderme lo ciegas que pueden ser algunas de las personas más brillantes de la tierra

No dudo que la tasa de aceleración de la recesión de los supercúmulos está aumentando

Pero señores (y señoras) de las letras, basas el futuro del volumen de Hubble en algunas suposiciones muy inestables y matemáticas aún más inestables.

  1. No tienes ninguna prueba de que el volumen del Hubble haya sido una singularidad
  2. No tienes ninguna prueba de que la gravedad no existía en la génesis del volumen de Hubble
  3. No tienes ninguna prueba de que la gravedad alcance un valor máximo
  4. No tienes ninguna prueba de que la materia a densidades extremas se convierta en una fuerza repulsiva
  5. Todavía tiene que llegar a algún tipo de mecanismo físico razonable o racional para el Big Bang o la repentina inflación superluminal.
  6. Big Crunch?
  7. Big Bounce?
  8. Big Rip?
  9. Dimensiones extra?
  10. Branes colisionando?
  11. ¿Inversión del tiempo?
  12. No hubo ‘Antes’ del BB?
  13. ¿Un universo finito?
  14. ¿Versículos múltiples apilados juntos?
  15. Expansión del espacio?
  16. Expansión de aceleración infinita?
  17. BB creado infinito?
  18. BB creado universos infinitos?
  19. Calor de la muerte?
  20. ¿Toda la existencia termina?
  21. Radiación Hawking?
  22. ¿Decaimiento de protones?
  23. ¿Magia?
  24. ¿Dioses?
  25. ¿Afinado para la vida?
  26. Dios lo hizo?
  27. ¿Los protones no se pudrirán? Shh !!

Casi olvido una de mis ‘teorías’ favoritas. En realidad, son varias teorías. Uno de los problemas principales que enfrentó el escenario de la “muerte por calor” fue el agujero negro, que en los años 70 todavía era un artefacto teórico. La ciencia no estaba segura de si existían, pero estaban bastante seguros de que si lo hicieran, serían tan raros como los dientes de gallina. Raras o no, tenían que irse. ¿Pero cómo? Una vez que algo cayó en un agujero negro, no salió. Información perdida para siempre. Entonces se les ocurrieron un par de lindas (perdóname) soluciones estúpidas … como:

  • Negaron que existieran
  • Crearon agujeros de gusano y desviaron toda su masa del universo (aparentemente a algún ‘ningún lugar’ inexistente).
  • Desviaron toda su masa a un agujero blanco, que estaba haciendo explotar toda esa masa de regreso al universo. Y esto continuaría hasta que no hubiera más agujeros negros.
  • Ellos desviarían su masa a ‘dimensiones diferentes que aparentemente no contaban aparentemente, hacia la muerte por calor. Puedo apreciar esta lógica. Después de todo, esas dimensiones, si existieran, no tenían nada que ver con nuestro universo. No pudimos interactuar con ellos y ellos no pudieron interactuar con nosotros.
  • Luego, a S. Hawking se le ocurrió la radiación de partículas subatómicas. Parecía que todos lo odiaban … al principio. No fue comprobable. No falsificable. Hizo una predicción. Y los físicos y matemáticos pensaron que las matemáticas eran “incompletas” en el mejor de los casos. Nadie planeaba observar los momentos finales de un agujero negro, porque eso no sucedería hasta que el infierno se congelara. Si entonces. Bueno, a nadie se le ocurrió una idea mejor, así que lo siguiente que sabes es que la corriente principal lo está incorporando a su maravillosa teoría de la muerte por calor como si fuera un hecho. Hecho establecido. De todos modos, tenían otro problema. Si existían agujeros negros, entonces la relatividad, Newton, y quién sabe quién más se dio cuenta de que no había un límite teórico para su tamaño. UH oh. Quiero decir, un agujero negro … si existieran … podría tragarse el volumen del Hubble como si no fuera más que un aperitivo. Peor aún, su apetito crecería aún más.
  • Entonces los teóricos de la corriente principal se propusieron encontrar el límite superior de masa de un agujero negro. Efectivamente, lo encontraron.
  • 500,000 soles
  • 2,000,000 soles
  • 10,000,000 soles

Mira, ahora estábamos empezando a tropezar con lo que solo podía explicarse (de manera realista) como un agujero negro. Y establecieron el límite en el número aturdidor de 500,000 soles. Inconcebible. ¿Cómo podría algo ser tan masivo? De todos modos, tenían todo resuelto matemáticamente. Luego, uno se ‘pesó’ tentativamente a aproximadamente un millón de soles. Entonces los teóricos regresaron y, efectivamente, cometieron un pequeño error, y 1,000,000 fue tan grande como pudieron. Entonces parecía que podría haber uno más grande. Se preguntaban en voz alta si tal vez había dos agujeros negros porque un millón era el límite. Ah bueno. Se les ocurrió un máximo ‘seguro’ de 2 millones. Luego 10 millones. Pero ese era el límite absoluto.

  • 50,000,000
  • 100,000,000
  • 500,000,000
  • Un billón y eso fue todo.

Siempre tuvieron una gran razón física para ir junto con sus matemáticas.

  • Se quedaron sin gasolina
  • Se comieron todas las estrellas cercanas
  • Arruinaron toda su comida
  • Solo podían comer tan rápido
  • Crecieron con galaxias
  • Dejaron de alimentarse porque estaban llenos
  • ¡De ninguna manera podrían ser más grandes que OCHO MIL MILLONES DE SOLS!

Eso fue todo. El máximo total absoluto. Incluso mientras se daban palmaditas en la espalda, parecía que se identificaba tentativamente DIEZ billones de soles.

  • CINCUENTA MIL MILLONES

Eso es. EL LÍMITE. No pueden hacerse más grandes.

También habían “probado” en algún lugar del camino que los agujeros negros no podían FUSIONARSE.

Ahora hablan como SIEMPRE SE CONOCE que los agujeros negros se fusionan.

¿Todos esos límites de masa anteriores?

Nunca ocurrió.

Pregúntele a un astrofísico qué sucederá si DOS CINCUENTA MIL MILLONES DE AGUJEROS NEGROS SOL SE COMBINAN.

¿Qué pasa si su castillo de naipes se derrumba por completo?

¿Puedes lidiar con eso?

No lo creo.

Solo por diversión, supongamos que la física es eterna. Como es la gravedad. Pensamiento novedoso, sin duda.

Supongamos que la gravedad existiera en el momento del BB.

La gravedad se propaga a la velocidad de la luz, ¿verdad?

Entonces, incluso si la materia / energía se expandiera brevemente a velocidad superluminal, una vez que la masa cayera por debajo de FTL, toda la masa pronto estaría en ‘comunicación’ gravitacional … lo que significa que toda la masa sería atraída.

¿Se rompe este vínculo porque los supercúmulos se alejan de nosotros en c +?

No

La gravedad se propaga hacia los supercúmulos en c (o c +, si el espacio se está expandiendo realmente) bajo la ley del cuadrado inverso y la gravedad de los supercúmulos está haciendo lo mismo hacia nosotros.

Estirado imposiblemente delgado, por supuesto

Pero roto? No lo creo.

próximo

NADA permanece en órbita para siempre. O es expulsado o cae. Uno de los dos.

¿Estrellas (y sus satélites) orbitando un agujero negro? Dentro o fuera. No van a orbitar el agujero negro eternamente.

Las galaxias se fusionarán. Los agujeros negros aumentarán en masa (y gravedad) innumerables órdenes de magnitud más rápido de lo que se evaporarán … incluso si se evaporan.

Eventualmente no habrá más ‘galaxia’ anclando el agujero negro

Entonces, ¿qué va a hacer el pobre agujero negro?

¿Siéntate ahi?

Apenas.

Sujeto solo a la inercia, “buscará” la fuente gravitacional más fuerte. Si esa fuente está en la dirección opuesta a su impulso, se arrastrará hasta detenerse. Y luego revertir el curso.

A menos que su impulso lo lleve a un campo gravitacional más fuerte. En cuyo caso buscará eso en su lugar.

¿Cuál es la velocidad lineal máxima de un agujero negro?

Teniendo en cuenta que rompe el espacio, dudo que tenga uno.

¿Cuál es la velocidad de la materia / energía una vez que cae más allá del horizonte de eventos?

¿Qué va a pasar cuando todo el Grupo Local se haya combinado en UN AGUJERO NEGRO?

El agujero negro tendrá la masa de al menos TRES TRILLONES DE SOLS.

¿Qué hará ese agujero negro cuando no quede nada más que comer que CMBR?

No importa cuán débil sea el ‘tirón’ gravitacional … reaccionará inexorablemente a él. Y mientras no haya nada más fuerte para llamar su atención, comenzará a moverse bien hacia esa gravedad.

Imagine un agujero negro de tres billones de sol sentado inmóvil en el espacio. Perfectamente quieto.

Ahora imagine un agujero negro de Schwarszchild de 10 mil millones de soles exactamente, muerto, a 1 mil millones de años luz de distancia. Absolutamente nada más que CMBR entre los dos agujeros negros.

Ahora imagine una copia exacta … otro agujero negro de Schwarszchild perfectamente equidistante en la dirección exactamente opuesta.

Dos agujeros negros de 10 mil millones de soles perfectamente idénticos en direcciones opuestas a los 3 billones de agujeros negros de sol

Pero no son PERFECTAMENTE idénticos.

Uno de los dos pesa menos que el otro POR UN SOLO ÁTOMO.

¿Qué hará el agujero negro de 3 billones de soles?

Por loco que parezca, ese agujero negro de 3 billones de soles se moverá hacia el agujero negro que es más pesado, por un solo átomo.

Tiene que.

Ambos agujeros negros más pequeños ya se habrían movido hacia los 3 billones de soles a partir de la misma distancia exacta.

El más masivo … por un átomo … habría comenzado a acelerar más rápido que el otro. Una diferencia inconmensurable.

Pero el punto es que el agujero negro de 3 billones de soles gravitará hacia la gravedad más fuerte. Incluso solo el valor de un átomo.

Si hay un físico por ahí que puede desafiar esto, por favor

Contrariamente a las dos respuestas anteriores, mientras el universo todavía se está expandiendo a un ritmo creciente, hay algunas teorías que sugieren que mientras la tasa de expansión no exceda un cierto umbral, la proximidad de la materia en el universo será suficiente para frenar la expansión, y de hecho incluso la revierte. Esto es lo que se conoce como ‘The Big Crunch’. Sin embargo, esto no produciría un agujero negro, sino una singularidad de la que nace nuestro universo actual, que luego explotaría rápidamente en un nuevo ‘Big Bang’. Esta teoría resume que el universo tal como lo conocemos es uno de los muchos producidos a partir de una continua explosión y contracción de un universo. Personalmente, no creo que esto sea cierto, pero actualmente es una teoría disponible para seguir si está interesado.

Bueno, no soy un experto en física, pero sí sé que hay evidencia de que el universo está en constante expansión.

Además, los objetos con masa “generan” gravedad, no el universo mismo. Entonces, tendría que haber un solo objeto en el centro del universo lo suficientemente poderoso como para absorber todo y aplastarlos.

A partir de ahora, estoy bastante seguro de que no hay evidencia de tal objeto. El universo se expande a 2.2 × 10 ^ -18 *, una velocidad bastante lenta ** pero aún se expande. Como tal, es bastante improbable.

Definitivamente una pregunta interesante!

Ediciones:

* Gracias a Henry Norman por citar esto. Mi fuente anterior estaba basada en un número diferente

** Solo quiero agradecer citar una vez más

Muchas, o la mayoría de las galaxias, tienen un agujero negro en su centro, lo que significa que los agujeros negros también orbitan junto con la galaxia. Sabemos que cualquier cuerpo celeste en una galaxia si no pierde velocidad, mantendrá sus órbitas y, por lo tanto, no se acercará al horizonte de eventos del agujero negro, y no será absorbido. Ahora imagine un momento muy por delante cuando ya no hay estrellas (no digo que sea así … imagínense …) y todo lo que queda en el Universo son agujeros negros, que seguirán orbitando, y a menos que pierdan velocidad, es probable que no sean absorbidos adentro por un agujero negro más grande a menos que sus órbitas choquen. Por lo tanto, dudaría mucho que pueda haber un Universo con un solo enorme agujero negro. Su mención de un “agujero negro en el centro del Universo” también lo cuestioné, ya que el Universo no tiene centro … donde sea que haya un observador, él está en el centro del Universo.

La respuesta a esa pregunta todavía se está debatiendo. En este momento hay una delgada línea entre la expansión eterna y el colapso re. La única forma de llegar a una mejor respuesta depende de tener un equipo más preciso para poder obtener mejores mediciones.

En este momento, el equilibrio se desplaza, pero solo ligeramente, a un universo eterno en expansión, lo que significa que en algún momento en el futuro la luz de las estrellas distantes ya no podrá alcanzarnos y las generaciones futuras no podrán ver galaxias distantes o La radiación de fondo cósmico.

Según los mejores modelos y las observaciones actuales, la respuesta es “No”

El universo se está expandiendo y expandiéndose a un ritmo que sugiere que el universo terminará en una muerte por calor, no una gran crisis de ningún tipo.