Agujero negro: ¿densidad de masa o densidad de energía?

Question

Recientemente, leí un post en quora en el que el OP hacía la siguiente pregunta: ¿Puede formarse un agujero negro acelerando un cuerpo y aumentando su masa relativista hasta el nivel de un agujero negro de Schwarzschild? Esta pregunta me tenía confundido debido a un aparente conflicto de principios:

1. Por un lado, una respuesta bien recibida al post de quora sugiere que la formación de agujeros negros sólo depende de la masa invariante en reposo, en lugar de la masa relativista. Por lo tanto, la aceleración de cualquier cuerpo a una velocidad arbitraria no provocaría la formación de un agujero negro. (Véase: https://www.quora.com/Is-it-possible-to-accelerate-matter-so-much-that-it-becomes-a-black-hole-in-one-frame-of-reference-and-not-in-another )

2. Por otra parte, una búsqueda rápida en wikipedia indica que el kugelblitz (agujero negro formado por concentración de energía, posiblemente con masa en reposo nula) es teóricamente posible.

Así que mis preguntas son:

1. ¿Existen modelos teóricos de cómo podría formarse un kugelblitz? (En la página de wikipedia se mencionan los geones de Wheeler. Pero no tengo acceso a su artículo y no puedo decir si las soluciones de geones son realmente soluciones de agujeros negros en algún sentido).

2. Si la respuesta a la pregunta 1 es afirmativa, la energía sí puede crear agujeros negros. Entonces, desde un sistema de referencia A que se aleja rápidamente de la Tierra (o de cualquier otra cosa), ¿tendrá la Tierra suficiente densidad de energía para convertirse en un agujero negro en A?

Personalmente creo que ambas respuestas deberían ser no. Pero me encantaría escuchar a expertos que sepan mucho más para juzgar.

Answer 1

Una masa que se mueve rápidamente no se convertirá en un agujero negro. Véase la pregunta existente Si una masa de 1 kg se acelerara a una velocidad cercana a la de la luz, ¿se convertiría en un agujero negro? para tratar este tema.

Sin embargo, supongamos que tomamos dos masas de 1 kg que se mueven rápidamente en direcciones opuestas y las hacemos colisionar. En el marco del centro de masas tenemos las masas originales en reposo, es decir, 2 kg, pero también hemos concentrado toda la energía cinética en un pequeño volumen en el punto de colisión. Así que en el momento de la colisión tenemos todo en reposo y una densidad de energía muy alta. Si haces que las velocidades de las masas de 1kg sean lo suficientemente altas esto se forman un agujero negro.

Tengo que confesar que no sé si este argumento es aplicable a los haces de luz porque a diferencia de las masas un haz de luz no tiene marco de reposo. No se puede argumentar que el punto entre dos haces de luz que colisionan es un marco de reposo para la colisión. Sin embargo, parece plausible que concentrando la luz de varios rayos en un pequeño volumen se pueda crear un agujero negro.