¿Por qué los agujeros negros tienen gravedad?

Una forma de verlo es que la gravedad es lo único que queda atrás por la materia que originalmente colapsó y formó el agujero negro: esta materia ha caído directamente de nuestro universo y en realidad “ahora”
se convirtió en parte del límite del universo, pero a medida que cayó del universo, la materia retorció el espacio-tiempo de una manera que no se puede deshacer fácil o rápidamente.

Si las fuerzas de marea son tan grandes en el horizonte de sucesos que la gravedad desgarraría la materia en quarks en realidad depende de cuán masivo sea el agujero negro; si es extremadamente masivo, entonces el horizonte de sucesos tiene una gran superficie y las fuerzas de marea pueden ser mucho más pequeñas que eso.

Pero, en cualquier caso, los agujeros negros se pueden obtener como soluciones de vacío para las ecuaciones de Einstein, es decir, como soluciones sin ningún tipo de problema. Hay una serie de estas soluciones sin importar que sin embargo tengan una geometría no trivial.

Se cree que todo lo que cae en un agujero negro con un horizonte de sucesos cae posteriormente en una singularidad dentro de un tiempo finito, en su propio marco de descanso, y ciertamente se desgarra al nivel subatómico y más allá por la gravedad cerca del singularidad.

Pero las soluciones de agujeros negros tienen un tensor de energía-momento que desaparece y no importa en absoluto: su curvatura de Ricci también se está desvaneciendo, lo que significa que puede haber fuerzas de marea y una gravedad muy grande correspondiente a una curvatura de Weyl que no desaparece en el exterior e interior, y tampoco importa en absoluto en el interior excepto tal vez justo en una singularidad en la curvatura en la que siempre aparece en el interior en tales soluciones.

Las ecuaciones de campo son tan altamente no lineales que en realidad permiten que el espacio-tiempo mismo actúe sobre sí mismo para producir una curvatura no trivial sin ninguna materia en absoluto. Aquí puede encontrar una lista y una breve descripción de algunas de las posibilidades conocidas.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/…

Se ha analizado la estructura del espacio-tiempo cerca de la singularidad clásica, y parece ser muy complicada y caótica, y depende de la historia exacta del colapso. Este análisis fue realizado por Lifshitz y otros del grupo de Lev Landau en la década de 1960 y puede buscarlo bajo las iniciales BKL singularidad. El análisis BKL se aplicó originalmente a la singularidad inicial en el modelo Big Bang, y se consideraron cosmologías como el universo mixmaster antes de que los modelos inflacionarios se hicieran populares. Pero el análisis podría extenderse y Kasner y otros lo hicieron, para acercarse a una singularidad dentro de un agujero negro.

Sin embargo, casi todos los expertos de hoy creen que la mecánica cuántica interviene una vez que te acercas a la singularidad y que la estructura del espacio-tiempo será muy diferente de lo que la física clásica dice que es en cualquier caso.

Todavía es un problema no resuelto y hay muchas ideas teóricas que circulan actualmente y se están trabajando activamente sobre cómo es el interior de un agujero negro.

¡Hay muy pocos datos reales para hablar!

El horizonte de eventos actúa como un censor cósmico que preserva la información, de modo que la curvatura del espacio-tiempo en sus proximidades es continua. Recuerde que en este punto no se alcanza la singularidad, incluso podría ser posible que un astronauta sobreviva al horizonte de eventos si no cayera ninguna otra materia y se trata de un agujero negro supermasivo. No es necesario que las partículas salgan del horizonte de eventos para mantener la curvatura, solo para comunicar cambios en la masa debido a la caída de más materia o energía. La lápida del astronauta será un pequeño bulto en el horizonte de eventos que representa todo su contenido de información. No es necesario decir que no podemos resucitar a las personas de esta información básica con nuestra tecnología actual, pero la resurrección de los muertos sigue siendo una posibilidad teórica, suponiendo que el principio holográfico sea correcto.

Las partículas subatómicas “hasta el fondo” son materia , y la materia tiene masa (energía), por lo que los agujeros negros tienen masa = energía (¡mucha!). Curvas de masa espacio-tiempo. El espacio-tiempo curvo es gravedad: más masa = más curvatura = “pozo espacial gravitacional” más profundo. Newton hizo de la gravedad una fuerza fundamental (Einstein cambió eso, pero el concepto sigue siendo, como es muy útil), atractivo, por lo que más masa = atracción más fuerte.

En la relatividad general, cualquier forma de densidad de energía curva el espacio-tiempo (¡incluso los fotones!), Lo que resulta en gravitación, por lo que en realidad esto no es sorprendente. Las cosas no tienen que estar en forma de átomos y moléculas, o incluso partículas subatómicas, para tener gravedad.

La respuesta sensata es “porque son supermasivos”.

La otra parte de la pregunta sin respuesta es si también son insondablemente densos.

No, nadie ha observado un agujero negro, por lo que nadie sabe la respuesta realmente. Si yo fuera usted, suspendería la creencia en la descripción de los agujeros negros como algo más que un objeto supermasivo, junto con la creencia en cualquier otra cosa que parezca ser sobrenatural y aún no observada directamente.