¿Cómo puede escapar la luz de una estrella que se convertirá en un agujero negro?

Se trata de densidad. Además, la tierra podría convertirse en un agujero negro si se comprime a menos de un centímetro de radio (de acuerdo con la métrica de Schwarzchild, esta es una medida llamada radio de Schwarzchild, que se puede calcular para cualquier cosa).

Míralo en simples términos newtonianos: la fuerza de gravedad cae en un factor de 4 cuando la distancia aumenta en un factor de 2 (es decir, es proporcional a la inversa del cuadrado del radio).

Cuando cavas debajo de la superficie de la tierra, ¿la gravedad sube o baja? La respuesta es que baja: para toda la masa más lejos que tú, forma una esfera cuya gravedad se anula. Cuando alcanzas el centro de la tierra, la tierra tira por igual en todas las direcciones, y la fuerza de gravedad neta en cada punto es cero. La gravedad es máxima en la superficie.

Si tuvieras que encoger la tierra en su lugar (con la misma masa), la gravedad máxima todavía estaría en la nueva superficie, pero habría más si fuera así porque habría la misma masa con un radio más pequeño (entonces 1 / r ^ 2 es un número menor).

La velocidad de escape es una velocidad lo suficientemente rápida como para que tu radio aumente (y, por lo tanto, la gravedad desciende) demasiado rápido como para detenerte. Eso dependerá, entonces, de la distancia que comience desde el centro de masa. Si el radio fuera alguna vez cero, de hecho, entonces la gravedad sería infinita y nunca podría ir a ningún lado.

Pero el radio nunca es cero, ni siquiera para un agujero negro. Cuanto más pequeña es el área en la que abarrotas la masa, mayor es la velocidad de escape. Cuando la velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz, la luz nunca puede escapar. Realmente no se puede usar la simple gravedad newtoniana para modelar eso con precisión, porque las diferencias entre eso y la gravedad relativista son muy significativas a esa escala, pero se aplica la intuición.

Simplemente no hay forma de acercarse lo suficiente al centro de masa de una estrella (o cualquier objeto que no sea hiperdenso) para que la gravedad sea lo suficientemente alta como para evitar que la luz se vaya: si te acercas tanto, Estaré dentro, y ahora no toda la masa cuenta más. Puede calcular cuán denso debe ser para lograr eso, y es mucho más denso que cualquier estrella o planeta o cualquier material normal.

Tiene más que ver con la cantidad de masa por volumen de espacio que con la cantidad real de materia. Entonces, como mencionó Gillis Danielsen, se trata de densidad. Todas las estrellas se habrían colapsado y aumentado la densidad dentro de sus núcleos si no fuera por la fusión que tiene lugar dentro del núcleo mismo.

Ahora, cuando una estrella muy grande se convierte en nova / supernova y dispara la mayor parte de sus capas externas, lo que realmente sucede es que la fusión en el núcleo ya no proporciona suficiente resistencia al tirón gravitacional hacia el núcleo, y por lo tanto la estrella implosiona. Las capas externas más lejanas rebotan y se lanzan hacia afuera, lo que se ve como la supernova, y el resto se comprime aún más, y por lo tanto, la atracción gravitacional por m ^ 2 aumenta significativamente ya que hay más materia, en un lugar mucho más pequeño.

Entonces, en esencia, podrías aplastar nuestra estrella (sol), que obviamente es visible para nosotros en este momento, del tamaño de una pelota de tenis, que (podría soportarlo) la convertiría en un agujero negro. Es la misma cantidad de masa: la única diferencia es que se concentra en un área muy pequeña y, por lo tanto, la atracción gravitacional no se extiende sobre un área grande. Esto a su vez significaría que la luz no podría escapar y nuestro Sol desaparecería.

Hasta ese punto, donde se forma realmente el agujero negro (suficiente fuerza gravitatoria por volumen de espacio), la luz podrá escapar y puede escapar. Sin embargo, habrá algunos efectos extraños ya que la luz se dobla mientras se aleja.

Recuerde que la gravedad se intensifica cuanto más se acerca al centro de la masa que produce la gravedad, o para decirlo de otra manera, la gravedad cae por el cuadrado de la distancia desde el centro de masa. Esa es una caída bastante rápida.

El sol es enorme, por lo que, incluso si pudieras llegar directamente a su superficie (que no puedes), todavía está muy lejos del centro de masa. Un agujero negro es microscópico, por lo que puede acercarse mucho más a ese centro.

Usted mismo dio la respuesta.
Si la luz no se escapaba, se llamaría un agujero negro, no una estrella. 🙂
Como no es un agujero negro, es decir, la densidad (y, por lo tanto, la fuerza gravitacional) no es mucho para atraer la luz, la luz puede escapar.

No es la masa lo que hace un agujero negro sino su densidad. La estrella debe comprimirse lo suficiente (hay una palabra elegante para el punto crítico, estoy seguro) para crear el agujero negro.

La luz se apaga -antes- la estrella se convierte en un agujero negro.