¿Cuál es el mejor candidato para las cosas súper densas que hay dentro de un agujero negro? ¿Sería una estrella de quark lo suficientemente densa?

Para algunos agujeros negros, el agua sería suficiente. La densidad de un agujero negro disminuye al aumentar la masa y el radio.

Sin embargo, los agujeros negros pequeños de masa solar son mucho más densos que las estrellas de neutrones. Por lo tanto, podemos inferir que ciertos objetos astronómicos deben ser agujeros negros porque se ven demasiado pequeños y demasiado masivos para ser estrellas de neutrones.

En cuanto a qué material hay dentro … el mejor candidato es, esencialmente, “nada”. No hay material en absoluto. Solo un único punto adimensional (o, para un agujero negro giratorio, que es todos ellos, realmente, un anillo unidimensional) de densidad infinita que contiene toda la masa del agujero negro.

Sin embargo, se cree ampliamente que las singularidades representan errores en la teoría, no predicciones físicas reales. Entonces, esta mejor suposición puede cambiar.

No hay “cosas súper densas que estén dentro de un agujero negro”. Al menos no de forma permanente. Incluso si el material es superdenso, si es estático y estable, es decir, capaz de resistir la fuerza de la gravedad, entonces, por definición, no es un agujero negro. Si existe una estrella de quark, no es un agujero negro.

Un agujero negro es lo que sucede cuando la gravedad gana. Cuando el material ya no es capaz de resistir el tirón de la gravedad y se derrumba. Una vez que alcanza el horizonte de eventos, no puede continuar colapsándose: dentro del horizonte de eventos, no hay trayectorias estáticas, no hay fuerza que pueda evitar que una partícula alcance la singularidad central en un tiempo finito (como se midió a lo largo del camino de la partícula).

¿Cuán denso es este colapso dentro de un agujero negro? Bueno, su densidad aumentaría más allá del límite cerca de la singularidad (por lo que creemos que la gravedad clásica es inadecuada para describir exactamente lo que sucede allí), pero inicialmente, no necesita ser terriblemente densa. Para un agujero negro “pequeño” (el tamaño de una estrella) la densidad es muy alta. Sin embargo, para los agujeros negros supermasivos, la densidad puede ser bastante modesta. Por ejemplo, para un agujero negro de mil millones de masas solares, su radio de Schwarzschild es de aproximadamente 3 billones de metros (20 unidades astronómicas), y cuando divide su masa por el volumen de una esfera con este radio, obtiene menos de 20 kg por metro cúbico … que es menos del 2% de la densidad del agua.

Una estrella de quark no sería lo suficientemente densa. Este objeto, que podría ser una verdadera estrella de quark, o alternativamente una estrella de neutrones “sobredensa” (con un núcleo de quark), puede haber excedido la presión de degeneración de neutrones, no habría excedido la presión de degeneración de quark y aún resistiría convertirse en una singularidad .