Digamos que tienes un BH de 10 masas solares y viertes 10 masas solares de antimateria en el BH... ¿Qué pasaría?
¿Tendría un BH de 20 masas solares? ¿Explotaría el BH ¿Sabemos siquiera qué pasaría con la antimateria en el BH?
Tenemos pruebas experimentales de que las antipartículas tienen masa inercial positiva. No tenemos pruebas experimentales sobre la masa gravitatoria de las antipartículas, porque no podemos encontrar o crear suficiente antimateria para medir su gravedad. Sin embargo, creo que la mayoría de los físicos estarían extremadamente sorprendió si la antimateria tuviera antigravedad, ya que no hay ninguna razón por la que debería hacerlo, y violaría el principio de equivalencia. Así que la respuesta es, casi con toda seguridad, que simplemente se tendría un agujero negro de 20 masas solares.
Si la antimateria tuviera "gravedad negativa", ¿cómo interactuaría gravitatoriamente con la materia normal? Por ejemplo, la antimateria cae hacia la tierra.
@aquirdturtle ¿Se puede saber eso (empíricamente)? Si bien es cierto, la cantidad de antimateria que podemos generar es tan pequeña que el efecto de la gravedad sobre ellos sería insignificante. No es que podamos ponerla en el vacío y ver si cae.
@forest ¡Claro que sí! Incluso podemos atrapar y detectar átomos de antimateria en el vacío durante minutos en trampas magnéticas. nature.com/articles/nphys2025 . No he peinado la literatura de estos experimentos lo suficiente como para ver si han dejado caer literalmente la antimateria o si alguien informó específicamente de que "la antimateria cae", pero parece probable que esto se haya probado.
Digamos que tienes un BH de 10 masas solares y viertes 10 masas solares de antimateria en el BH... ¿Qué pasaría?
Esto depende, como la mayoría de las cosas en la relatividad, de dónde esté el observador.
En primer lugar, hay que tener en cuenta que es indiferente que se trate de energía o de materia (sólo una forma de energía) dentro del horizonte de sucesos: permanecerá dentro del horizonte de sucesos desde el punto de vista de un observador situado fuera del horizonte.
Por lo que sabemos, la antimateria es, a efectos de la gravitación, lo mismo que la materia. No hay ningún efecto de "antigravedad" si se piensa así. Así que la antimateria y la materia se "atraen" mutuamente (aunque no es así como lo describe formalmente la relatividad general).
Además, aunque hablemos de masa resultante del campo gravitatorio, es más exacto decir que cualquier forma de energía contribuye al campo gravitatorio. Por tanto, lo que define el tamaño del horizonte de sucesos es la cantidad de energía que contiene. Añadir más masa o convertir la masa en energía no supone ninguna diferencia en este sentido. Más energía de cualquier forma aumenta el tamaño del horizonte de sucesos (con algunos detalles en el caso de las partículas cargadas y el momento angular extra).
Así que desde el observador exterior todo lo que ocurre es que el horizonte de sucesos se agranda por el efecto equivalente a 10 masas solares.
Si eres un observador que viaja con la antimateria, entonces ves que la antimateria atraviesa el horizonte de sucesos y sigue cayendo en el agujero negro. Si encuentra materia, aniquilará parte de la antimateria. Sin embargo, una vez pasado el horizonte de sucesos, la energía o las partículas de esa aniquilación no saldrán del agujero negro. En principio, caerá hasta la singularidad, momento en el que no importa qué forma de energía sea.
¿Tendría un BH de 20 masas solares?
Sí, más o menos.
En términos prácticos, tanta masa-energía vertida rápidamente en un agujero negro provocaría sin duda la liberación de ondas gravitacionales que "consumirían" parte de esa energía, posiblemente una parte sustancial de esa masa-energía.
¿Explotaría la BH?
No.
No se pueden romper estas cosas, por lo que sabemos.
¿Sabemos siquiera qué pasaría con la antimateria en el BH?
Todo lo que pueda pasar fuera, puede pasar dentro. El equivalente energético permanecerá en el interior y alguien en el exterior nunca podrá saber lo que ha sucedido - eso es esencialmente lo que es un horizonte de sucesos: los eventos en un lado no son conocibles por alguien en el otro lado.
En términos prácticos, no sabemos realmente si existe una singularidad. El modelo (RG) que predice las singularidades está describiendo un "ideal" bastante abstracto y no incluye ningún efecto cuántico (y no tenemos ninguna teoría completa que describa el universo en condiciones tan extremas como la "casi singularidad" ). Alguna forma de aniquilación es posible, pero la energía-masa todavía estar dentro del horizonte de sucesos, que es lo único que importa en cuanto a la existencia del agujero negro (horizonte de sucesos).
"No se pueden romper estas cosas, por lo que sabemos". Sí, se puede, sólo hay que esperar el tiempo suficiente para que la radiación de Hawking haga que el agujero negro se evapore.
Como han respondido los demás, nuestras teorías actuales dicen que acabarías con un agujero negro de tamaño doble.
Una forma de verlo es la siguiente:
Supongamos que la materia original todavía existe en la singularidad. Probablemente no existe, pero Supongamos que que lo hace.
Y dejas caer antimateria sobre ella y se aniquila. Lo que ocurre durante la aniquilación no es que la materia y la antimateria desaparezcan, sino que ambas se convierten en radiación.
Y ahora el punto importante: ¡Esa radiación no puede escapar de la singularidad! Sigue atascada. Sigue teniendo la misma masa que la materia y la antimateria de la que se creó.
Desde el exterior del agujero negro será imposible saber si la singularidad está formada por materia, antimateria o radiación, lo único que cuenta es la masa total.
(Este experimento mental es probablemente inválido ya que la singularidad no lo hace recordar de qué estaba hecho)
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Relacionado, posible duplicado: physics.stackexchange.com/q/25982