Los agujeros negros tienen mucha masa, y esta masa se encuentra en volumen cero, llamada singularidad. Si bien la relación entre masa y volumen cero (infinitamente pequeño como usted dice) tiene un efecto que se puede decir que es de un objeto ultradenso, es decir, deforma el espacio-tiempo, la singularidad es solo una parte de la anatomía de un calabozo. Es el componente más esencial que se podría decir, pero como dice Kip Thorne:
Una gran idea errónea es que un agujero negro está hecho de materia que se ha compactado a un tamaño muy pequeño. Eso no es cierto. Un agujero negro está hecho de espacio y tiempo deformados.
Y lo siguiente:
- ¿Cuál es la forma no científica más simple de describir un agujero negro?
- ¿Está el universo guiado por el "libre albedrío" o todo está predeterminado?
- ¿Hay alguna manera de averiguar dónde está el centro del universo?
- ¿Hay algún universo paralelo a nuestro universo?
- ¿Cómo pintan los astrónomos una imagen de cómo es el universo ahora? no en el pasado?
Un agujero negro es realmente un objeto con una estructura muy rica, al igual que la Tierra tiene una rica estructura de montañas, valles, océanos, etc. Su espacio deformado gira alrededor de la singularidad central como el aire en un tornado.
Es decir que el espacio deformado alrededor del agujero negro es parte de su anatomía. El radio de Schwarzschild indica el tamaño efectivo del agujero negro, pero esto no debe confundirse con las nociones de infinitesimalmente pequeñas o densas.
No infinitamente denso
Ahora, lo extraño de los agujeros negros es que no todos son ultradensos, y de hecho, muchos de ellos son tan densos como el agua o menos. Cuanto más masa se agrega a un agujero negro, más disminuye su densidad. En circunstancias normales, es decir, con la materia en condiciones normales de colapso pregravitacional, cuando duplica el volumen de alguna sustancia, el radio no se duplica sino que aumenta en la raíz cúbica de dos. Sin embargo, en el caso de los agujeros negros, el radio se duplica al doblar la masa, ya que el radio de Schwarzschild de un agujero negro es proporcional a su masa:
r = 2 G m / c ^ 2
Como tal, al duplicar la masa, la densidad promedio es un cuarto de lo que era antes. Sin embargo, tenga en cuenta también que se debe tener cuidado con lo que se quiere decir cuando se habla del tamaño de un agujero negro, ya que en su mayor parte no es algo físico como tal. No tiene superficie física, por lo que hablamos más apropiadamente del radio de Schwarzschild de un agujero negro cuando hablamos de su tamaño, pero este no es un tamaño físico. A lo sumo, la singularidad sería de un tamaño físico, pero incluso eso detestaba.
Así que puedes ver que no está nada claro que estamos hablando de densidad en el sentido convencional. Dicho esto, sin embargo, considerando el radio de Schwarzschild, un agujero negro con una masa de 387 millones de masas solares tendría la densidad promedio de agua. Aquí, sin embargo, uno debe hacer una distinción entre la densidad promedio y la singularidad del agujero negro. Suponiendo que la masa se encuentra en un volumen cero en el núcleo, este núcleo podría considerarse ultradenso, mientras que una masa ultraalta le da a un agujero negro una densidad media baja. La pregunta es si desea considerar la singularidad como el agujero negro o también su radio Schwarzschild; la mayoría aceptaría lo último.
Sin singularidad
También debería decirse que no solo no está claro qué es una singularidad, sino que hay algunas dudas sobre la realidad de las singularidades físicas. En la gravedad cuántica de bucles, una de las principales teorías que buscan unir la mecánica cuántica y la relatividad general en una sola teoría que explicaría todas las fuerzas del universo, se rechaza la noción de singularidades; en lugar de una singularidad, el centro de un agujero negro solo contiene una región de espacio-tiempo altamente curva en lugar de una verdadera singularidad.
También hay algunas dudas sobre dónde se encuentra exactamente la masa de un agujero negro: se considera un volumen cero.