Un agujero negro es una región del espacio-tiempo separada por un horizonte de eventos, lo que significa que no se pueden propagar señales desde el interior, sin importar cuánto tiempo se espere. Localmente, no hay nada especial sobre el horizonte de eventos; Si cae en un agujero negro, no hay nada marcado que haya cruzado y ningún experimento local (corto en espacio y duración) que le dirá que ya está condenado. La observación conceptual más importante aquí es que un "agujero negro" significa que no se define por las condiciones locales, sino por la estructura del espacio-tiempo a mayor escala.
Eso significa que pensar en los agujeros negros como esencialmente determinados por una densidad particular es un error. Esto se confirma si observa la densidad de un caso simple de un agujero negro de Schwarzschild: cuanto más grande es el agujero negro, menos denso es (aunque para el volumen, se aplican algunas advertencias ). No hay un "punto de densidad" mágico para los agujeros negros; si algo forma o no un agujero negro está determinado por las condiciones globales del espacio-tiempo.
EDITAR : el punto de @zibadawa timmy con respecto a la uniformidad es muy relevante. Como todos los puntos en el espacio son equivalentes, no hay un punto especial alrededor del cual se pueda formar un horizonte de eventos absoluto para encerrarlo de manera independiente del observador, y por lo tanto no hay un agujero negro. Esta es la diferencia más importante en la que la estructura espacio-tiempo a gran escala en las soluciones de Big Bang es muy diferente de los escenarios de colapso estelar.
1) Si toda la materia y la energía se concentraran en un solo punto en el Big Bang, ¿por qué no era ese un agujero negro o por qué no se formó uno?
La materia y la energía no eran necesariamente concentradas en un solo punto. Solo hay cosmologías de Big Bang para las que eso es incluso una analogía viable que son las que involucran un universo cerrado, que definitivamente no son todas. Pero esa es una idea equivocada por separado.
Pero por lo que sabemos, la densidad local en cada punto hizo divergen hasta el infinito en el pasado finito. Por lo que todavía tiene sentido preguntarse por qué no lo que causa la formación de un agujero negro. Pero la respuesta a eso es simple: no lo hizo porque no hay razón para hacerlo, ya que la magnitud de la densidad local no es relevante.
La pregunta es ¿por qué no se formó un agujero negro de toda la materia y la energía después del Big Bang?
No necesitamos un mecanismo especial para prevenirlo porque no hay una razón general para que se convierta en un agujero negro en primer lugar.
Califico con 'general' aquí porque hay un sentido en el que una cosmología de universo cerrado ya es como el interior de un agujero negro, y el universo en su conjunto podría incluso volver a colapsar como un Big Crunch , imitando el tipo más común de colapso estelar en un agujero negro Sin embargo, The Big Crunch se descarta empíricamente por el descubrimiento de que la expansión cosmológica se está acelerando.
Por lo tanto, una vez más, si forma o no (algo así como) un agujero negro depende de la estructura a gran escala del espacio-tiempo, no importa cuán grande o pequeña sea la densidad local.