• Agujeros negros

    Posted by Mileto on 22 de septiembre de 2021 a 6:41 pm

    Hola de nuevo!

    Hace ya tiempo que me da vueltas en la cabeza una idea y aprovechando el potencial de Amautas me gustaria compartir esta hipótesis/teoria, aunque al final descubramos que solo es producto de mi ignorancia, puede ser didáctico y divertido descubrirlo juntos. Sobre la estructura interna de los agujeros negros.

    Repasemos brevemente: En las estrellas, debido a su masa, la presión a la que estan sometidos los átomos es tan grande que esta consigue superar las fuerzas que los separan, fusionando así los núcleos de estos átomos, formando así un nuevo elemento, sin necesidad de entrar en mas detalles de este proceso, ni de sus diferencias dependiendo del tipo de estrella, todo esto esta bastante claro en general.

    Cuando una estrella supera cierta masa, es capaz de someter a tal presión los átomos que consigue incluso hacer decaer, al núcleo, los electrones de este, transformando gran parte de los protones en neutrones, creando así una estrella de neutrones, esto mas o menos a grosso modo.

    A partir de aquí aunque hablare todo el tiempo de neutrones, no implica que también podrían estar implicados algunos protones, aunque en menor cantidad.

    Pero que pasa cundo una estrella termina en un agujero negro? A parte de algunas cosas que si conocemos de dicho proceso?

    Siguiendo el mismo patrón que hemos visto en las estrellas, el cual tenemos bastante controlado,

    cual seria la siguiente fuerza a superar bajo la presión de tan gran masa? No seria unir los núcleos de los neutrones, formados por quarks ( 2d-1u), al principio en núcleos de 6 y progresivamente en núcleos de cada vez mas quarks. Aquí surgirían dos posibilidades.

    La primera es que al unirse los núcleos de los neutrones, de la misma forma que la masa total del neutrón (protón) es muy superior a la masa de la suma de las masas de los quarks de su núcleo, al unirse estos la masa de la partícula resultante seria superior a la simple suma de la masa total de los neutrones implicados,( ejemplo, si se unen los núcleos de dos neutrones el resultado seria una partícula con una masa mas grande que la de sumar la masa de los dos neutrones). Me consta de la existencia de estudios sobre como se da la masa de neutrones y protones, los cuales sinceramente no he tenido tiempo de leer. Pero posiblemente son aplicables a este caso.

    La segunda posibilidad es que simplemente de la unión de dos núcleos de neutrón la partícula resultante fuese del doble de masa, pero si tenemos en cuenta que esta podria ocupar el mismo espacio que un solo neutrón, imaginaos a medida que se unen mas núcleos nos quedarían partículas del tamaño de un neutrón pero con una masa el doble, el triple, etc. que la de un solo neutrón, dándonos una materia que en poco espacio tendría una gran masa.

    Esto se daria en las partes internas del agujero negro, mientras que en las mas externas, se podria dar un amontonamiento acelerado de la nueva materia que va entrando en el agujero negro, creando así una especie de capa compuesta por neutrones muy pero muy apretujados entre si,( en este punto el agujero negro seria similar a un gigantesco núcleo de átomo, repleto en su mayoría por neutrones, salvando las diferencias claro).

    Parte de este proceso podria darse incluso antes del colapso de la estrella en super-nova, en el momento de su colapso, la parte mas externa de esta explotaria incapaz de soportar la presión creciente de su núcleo, mientras que una parte de la materia de la estrella quedaria inmediatamente atrapada en este pesado núcleo, formando así el agujero negro.

    Este modelo de agujero negro, es totalmente compatible con las mismas reglas de la relatividad que ya aplicábamos en los agujeros negros, con la única diferencia de la singularidad, esto no dice que no pueda darse una singularidad en el universo, si no que no se daria todavía en un agujero negro, lo que abre la puerta a la posibilidad que en el universo se dieran objetos todavía mas masivos, otra consecuencia es que en la representación del espacio-tiempo, un agujero negro se representaria como un gran, gran hoyo, pero este seria de una profundidad finita y determinada.

    Es posible que sea compatible con parte de la teoria de Hawking.

    Podria simplificar algunas cosas sobre el crecimiento de estos.

    También, supondría, que en ellos no se romperían por completo las leyes de la física, si no que simplemente las que los gobiernan, en su interior, tienen mas que ver con las fuerzas que gobiernan algunas de las partículas mas pequeñas( pongamos por ejemplo: interacción nuclear fuerte y débil).

    Soy también consciente de la existencia de algunas hipótesis como las estrellas de bosones y otra como la del hexaquark, como partícula de la materia oscura, las cuales no he tenido, tampoco, ocasión de lee, por lo que no se asta que punto hay cosas parecidas o no.

    Soy también totalmente consciente que esta idea esta en pañales, tendrían que perfeccionarse muchas cosas y aplicar otras muchas, aunque creo que no seria difícil de aplicarle algo de matemática para comprobar su validez, teniendo en cuenta que conocemos bastante bien los procesos de las estrellas.

    En cualquier caso, por eso justamente os la propongo, por que yo solo, no puedo solucionar si es funcional o no hay por donde cogerla a la practica, no se si lo solucionaremos, pero puede ser divertido intentarlo.

    Muchas gracias!!

    Mileto respondió Hace 9 meses, 1 semana 2 Miembros · 3 Respuestas
  • 3 Respuestas
  • caminantenocturno

    Miembro
    25 de septiembre de 2021 a 8:11 pm

    ¡Hola!

    Actualmente la estructura interna de los agujeros negros se estudia dentro del marco de la Teoría de la Relatividad General (TRG); y la de las estrellas de neutrones dentro de la Cromodinámica Cuántica o QCD por sus siglas en inglés.

    También es cierto que hasta el momento no hay una teoría que concilie la TRG y la teoría cuántica de campos de la cual la QCD es parte.

    La estructura interna de los agujeros negros se describe según las relaciones causales entre las regiones internas: horizontes de eventos, corrimientos al rojo o azul, singularidades, etc.

    Dicho esto hay que notar algo importante: es imposible hacer observaciones a través del horizonte de sucesos del agujero negro, luego cualquier especulación acerca del interior del horizonte de sucesos no es físicamente accesible.

    La estructura interna de las estrellas de neutrones, por otro lado, sí puede ser indirectamente observada a través de rayos x, rayos gamma, midiendo su velocidad de rotación, masa y radio, ondas gravitacionales, etc.

    Se han propuesto varios modelos y procesos por los cuales una estrella compacta (de neutrones o enanas blancas) se enfriarían. Similar a la materia ordinaria, al enfriarse se condensa en una nueva fase desprendiendo calor.

    Un primer acercamiento lo ofrecieron V. A. Ambartsumyen y G. S. Saakyan en 1960, quienes analizaron los gases degenerados de densidad similar o mayor a las de los núcleos atómicos; condición en la que se podría esperar que esté la materia en el interior de una estrella de neutrones. Encontraron que es esperable la aparición de hiperones sigma negativo Ʃ⁻ y lambda Λ⁰ . Los hiperones son bariones (partículas de tres quarks) que tienen al menos un quark s en su composición. Especularon con que en los núcleos de estrellas de neutrones esté formado de materia hiperónica, y las capas exteriores de neutrones y núcleos atómicos.

    Bahcall y Wolf propusieron en 1965 (Neutrino Cooling and observability) que el enfriamiento de las estrellas de neutrones se puede dar por interacciones nucleón-pión o nucleón-kaón.

    Los dos procesos anteriores son ejemplos del proceso Urca. En este proceso interactúan un barión con un leptón cargado (electrón o muón) para producir un nuevo barión y un neutrino. Un ejemplo es la absorción de un electrón por un protón para producir un neutrón y un neutrino.
    Mediante este proceso la estrella de neutrones se enfría por la radiación de neutrinos.

    P. Haensel, J. L. Zdunik, y R. Schaeffer en 1985 (Strange quark stars) proponen que la materia bariónica a suficiente densidad puede degenerar en un nuevo estado de la materia en la que los quarks se desconfinan y forman una suerte de sopa de quarks y gluones.

    Hasta ahora éstas y otras más son hipótesis esperando a ser falseadas con las observaciones.

    ¡Saludos!

    • Mileto

      Miembro
      27 de septiembre de 2021 a 4:45 pm

      Hola! Y gracias caminantenocturno, me encantan siempre tus aportaciones.👍🏼

  • Mileto

    Miembro
    29 de septiembre de 2021 a 11:21 am

    Al sacar mi improvisado grafico del escáner y verlo del reves y a pesar que lo hice a ojo de buen cubero, me di cuenta de otra posible equivalencia. Os lo muestro tal cual se me ocurrió.

    E1: Estrellas

    E2: Estrellas de neutrones

    E3: Agujeros negros

    Podria incluirse E0, como materia fría, como la que forma planetas y a nosotros.

    Y tal vez E4, pero…???

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