¿Son los agujeros negros básicamente ‘materia’ altamente comprimida llamada singularidad, o es solo un nombre dado donde el espacio-tiempo no existe?

Es la densidad de una ecuación la que determina si se convertirá en un agujero negro, no necesariamente su masa.

Un agujero negro y otro objeto estelar podrían tener exactamente la misma masa. Estos objetos deformarían el espacio-tiempo exactamente de la misma manera hasta que nos acercamos a la superficie. Considere la ecuación para la velocidad de escape, que describe qué tan rápido debe viajar para escapar del pozo gravitacional de un objeto masivo:

v = sqrt (2GM / r)

“v” es la velocidad necesaria para escapar del pozo gravitacional. “G” es la constante gravitacional universal. “M” es la masa del objeto. “r” es el radio, o su distancia desde el centro del objeto. Debido a que estamos dividiendo por “r” en la ecuación, cuanto más pequeño es el radio, mayor es la solución a la ecuación y mayor es la velocidad requerida para escapar del pozo gravitacional.

Entonces puede ver cómo la densidad de un objeto podría afectar la deformación del espacio-tiempo. Cuanto más denso es el objeto, más cerca podemos llegar a la superficie. Cuanto más nos acercamos a la superficie, más velocidad necesitamos para escapar del pozo gravitacional.

Y aquí es donde obtenemos la definición más básica de un agujero negro . Un agujero negro es cualquier objeto que sea lo suficientemente denso como para que la velocidad de escape de la región concentrada exceda la velocidad de la luz. Dado que la velocidad de la luz es el límite de velocidad del universo (hasta donde sabemos), todo lo que haya pasado horizonte de eventos no puede escapar y se agrega a la masa del agujero negro. En principio, los agujeros negros pueden tener una masa extremadamente pequeña (tan pequeña como una masa de Planck) siempre que sea lo suficientemente densa.

Los agujeros negros son tan densos que se puede demostrar matemáticamente que toda la materia que contienen está contenida en un solo punto sin volumen y con una gran cantidad de masa. Por lo tanto, se puede demostrar que este punto tiene una densidad infinita y se llama singularidad . Recordemos la ecuación simple para la densidad:

p = m / V

“p” es la densidad del objeto. “m” es la masa del objeto. “V” es el volumen del objeto. Dado que un agujero negro tiene una cantidad de masa distinta de cero y el volumen del agujero negro tiene un volumen cero, decimos que la densidad del agujero negro es infinita.

¿O es eso? Muchos científicos piensan que las singularidades son simplemente el resultado de deficiencias en la teoría de la relatividad. Esto es de esperarse, ya que una singularidad es un objeto muy pequeño que debería verse afectado por la mecánica cuántica. Sin embargo, los científicos actualmente no tienen una teoría cuántica de la gravedad consistente que pueda conciliarse con la relatividad. Por lo tanto, la mayoría probablemente estaría de acuerdo en que el espacio-tiempo no se descompone en una singularidad; La relatividad sí.

Es la densidad.

Toda masa tiene gravedad. Hay una ecuación simple para determinar con qué fuerza tirará una masa.

F = GMm / r

G = constante gravitacional. 6.67 × 10 ^ -11

Cuanto más te acercas al objeto, más fuerza atrae la gravedad. Los agujeros negros son muy pequeños por su masa (alta densidad), lo que le permite acercarse mucho y sentir su atracción gravitacional. Los agujeros negros se vuelven más densos hacia su centro, donde tienen una densidad infinita, lo que es imposible, por lo tanto, una singularidad.

Podemos manipular la ecuación anterior para encontrar un objeto lo suficientemente denso como para acelerar una masa a la velocidad de la luz. Ese es un agujero negro, la luz no puede escapar.

R = 2Gm / c ^ 2

c = velocidad de la luz 3.00 x 10 ^ 8 m / s
Puedes usar esta fórmula para tomar una masa y descubrir qué tan grande sería su radio si se convierte en un agujero negro.

Ninguno. No hay singularidad, y el espacio-tiempo existe en todas partes en el Cosmos.

La respuesta de Edward Cherlin a ¿Puede un agujero negro realmente tener cero volumen?

Ahora un agujero negro ciertamente es materia altamente comprimida, tan comprimida que no puede estar hecha de fermiones, que constituyen la materia normal: electrones, quarks y algunas de sus combinaciones. Eso deja a los bosones interpenetrantes, pero aparte de los fotones no tenemos idea de cuáles.

La teoría de los agujeros negros es complicada y no es algo sobre lo que tenga un conocimiento profundo.
Sin embargo, has hecho una buena pregunta.
A veces se dice que una singularidad tiene “densidad infinita”, pero es mejor decir que, en condiciones tan extremas, las leyes de la física tal como las conocemos, en particular la Relatividad General, se rompen.
La relatividad general describe el espacio-tiempo de una singularidad como “curvatura infinita”.
Los científicos están trabajando en una teoría llamada “gravedad cuántica” que combina la teoría cuántica con la relatividad general. Eso debería permitirles comprender mejor la física de los agujeros negros.
Lea este enlace, de una fuente confiable:
http://math.ucr.edu/home/baez/ph …

De hecho, puedes hacer un agujero negro con la masa del sol. Tendría que exprimir toda su masa hasta un tamaño de esfera de solo 1/2 km de diámetro. La densidad de la masa es la cantidad crítica. La tierra se convertirá en un agujero negro si la aplastas contra una bola de unos pocos centímetros de diámetro. El problema en ambos casos es que simplemente no hay suficiente materia para crear un campo gravitacional lo suficientemente fuerte como para aplastar el sol o la tierra a estos tamaños pequeños. Entonces no pueden formar un agujero negro. Para estrellas más de 2.5 veces nuestro sol; hay suficiente masa para hacer esto cuando cesa su horno nuclear. Sus campos gravitacionales sin oposición por la explosión externa de un incendio nuclear aplastarán la masa de estas estrellas más grandes a un tamaño lo suficientemente pequeño (o densidad lo suficientemente alta) como para hacer un agujero negro … así que la teoría continúa …

No rompe el espacio-tiempo, es solo un pozo muy profundo. No estamos rompiendo nada. La parte de “física de última hora” proviene de las implicaciones irreconciliables sobre lo que esto significaría y cómo afectaría las cosas involucradas en él. –El principal es que se trata tanto de la gravedad como del comportamiento de las partículas, dos teorías que no se llevan bien. En algún lugar a lo largo de la línea, levantamos las manos y dijimos: “¡Bueno, tal vez no tenga sentido! ¡Quizás simplemente rompa las reglas!”
que es tan útil como el diagnóstico idiopático