Si añadir masa a una estrella de neutrones acaba convirtiéndola en un agujero negro, ¿por qué los agujeros negros después de perder masa por la radiación hawking no se evaporan en estrellas de neutrones?
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- ¿Se convertirá un agujero negro en una estrella de neutrones? (2 respuestas )
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Johan K. Jensen
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Una vez que se forma un agujero negro, sigue siéndolo. Hay dos posibles estados finales de un agujero negro que emite radiación Hawking:
- En algún momento deja de emitir radiación Hawking y se convierte en un objeto permanente llamado "remanente" $^1$ con una masa muy pequeña que es aproximadamente la masa de Planck $m_{pl}$ donde $$m_{pl} =\sqrt{\frac{\hbar c}{G}}\approx 2.2\times 10^{-8}kg$$
o
- El agujero negro se evapora completamente dejando partículas cuya masa combinada es aún mucho menor, es decir, $m \ll m_{pl}$
Esto significa que no habrá un estado posterior de un agujero negro que concuerde con una estrella de neutrones, ya que el agujero negro con su evaporación Hawking conduce a uno de los dos estados finales posibles anteriores.
$^1$ Un remanente de agujero negro es el estado final estable o metaestable de la evaporación de Hawking. Es decir, la radiación Hawking puede detenerse cuando la masa del agujero negro llega a la escala de Planck.
Jeanbaptiste Roux
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33
Añadiré algunos detalles sobre lo que joseph h quiere decir con "una vez que se forma un agujero negro, sigue siendo un agujero negro"
Nuestra comprensión actual de la formación de agujeros negros es que, una vez que se forma un agujero negro, los conos de luz giran 90° en su interior y apuntan hacia la singularidad. De hecho, en esa métrica de Schwarzschild \begin{equation} ds^2=\left(1-\frac{r_s}{r}\right)dt^2-\left(1-\frac{r_s}{r}\right)^{-1}dr^2 -r^2 d\Omega^2 \end{equation} se puede ver fácilmente que para $r<r_s$ En este caso, los signos de la parte radial y de la parte temporal se intercambian, y esto es lo que solemos entender por "dentro de un agujero negro el tiempo se convierte en espacio y el espacio en tiempo". Significa que si se añade algo de materia a una estrella de neutrones, la estrella colapsará en algún momento. A medida que el agujero negro crece, la materia en su interior no puede hacer otra cosa que caer hacia la singularidad porque este es el único movimiento posible dentro de un agujero negro, al igual que avanzar en el tiempo es el único movimiento posible en el tiempo.
Una vez que la materia de la estrella de neutrones ha caído completamente en la insularidad, es imposible revertir la situación y volver a algún estado en el que se tenga una estrella de neutrones estable dentro de un horizonte de sucesos (que es un estado imposible). Finalmente, el horizonte del agujero negro se evaporará con el paso del tiempo y tendremos las dos senarii expuestas por joseph h.
nick012000
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128
Porque la evaporación sólo encoge el agujero negro.
En resumen, si bien puede haber un tamaño mínimo para que una estrella se convierta en un agujero negro, no hay un tamaño mínimo para un agujero negro en sí; como resultado, la evaporación de un agujero negro a través de la radiación Hawking simplemente dará lugar a que el agujero negro se haga cada vez más pequeño. Dado que la intensidad de la radiación Hawking aumenta a medida que el agujero negro disminuye de tamaño, se trata de un proceso que se aceleraría hasta que el agujero negro explotara básicamente en un estallido de radiación Hawking.
Mozzy
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Argumento de la entropía:
Un agujero negro tiene la máxima entropía posible para un determinado volumen (o, por extensión, masa - ver aquí https://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole_thermodynamics )
Esto es válido para cualquier tamaño de agujero negro, incluido el intervalo de masas en el que las estrellas de neutrones son estables.
Para descomponerse en una estrella de neutrones, un agujero negro tiene que deshacerse de cierta entropía y no dispone de medios imaginables para hacerlo.
