Si nada, ni siquiera la luz, puede escapar del horizonte de eventos de un agujero negro, ¿cómo es posible que las ondas de gravedad, que se propagan a la velocidad de la luz, logren escapar del horizonte de eventos y atraer objetos al centro del agujero negro?

Las ondas gravitacionales que se originan dentro del horizonte de eventos no se escapan. Es por eso que, tan pronto como los horizontes de eventos se fusionan durante una fusión de agujeros negros, las ondas gravitacionales cesan, a pesar del hecho de que las masas DENTRO del nuevo horizonte de eventos todavía están orbitando entre sí (bueno, en teoría, no tenemos forma de determinar eso). Pero, y creo que aquí podría estar tu confusión, la gravedad no es lo mismo que las ondas gravitacionales. La gravedad es una deformación relativamente estática del espacio-tiempo centrada alrededor de un objeto masivo (objeto masivo, en este caso significa cualquier cosa con masa, no solo los particularmente grandes). Las ondas gravitacionales, por otro lado, son regiones móviles de deformación alterna.

Puedes pensarlo así: un bote en la superficie de un lago liso desplaza el agua debajo de él, si imaginas que el bote es invisible, lo que verías es una región donde el agua simplemente no lo es, eso es el equivalente de la gravedad en esta analogía. Pero ahora, si el bote se mueve a lo largo del lago, creará una estela de picos y valles que irradian hacia afuera, cuanto más rápido se mueva (o cuanto más grande sea el bote), mayor será la diferencia en altura de los picos y valles, eso es El equivalente de las ondas gravitacionales. La única advertencia con esta analogía es que las ondas gravitacionales no son causadas por masas en movimiento, solo masas aceleradas , cuanto mayor es la aceleración, más poderosas son las ondas gravitacionales. (ok, mentí, otra advertencia es que la gravedad atrae cosas hacia él mientras el bote no lo hace, pero estoy seguro de que podrías haberlo descubierto por tu cuenta. Otra advertencia es que la deformación de la gravedad se extiende para siempre, disminuyendo en fuerza con la distancia, mientras que el desplazamiento del agua solo existe donde está el bote. Sin embargo, estoy bastante seguro de que me cubrí completamente el culo con esas tres advertencias. No, eso probablemente tampoco sea del todo cierto …)

Un agujero negro es un objeto masivo (de hecho, es un objeto muy masivo), por lo tanto, deforma el espacio-tiempo por su mera presencia pero, por sí solo, no produce ondas gravitacionales. Solo cuando un agujero negro se acelera, como cuando orbita alrededor de otro agujero negro, producirá ondas gravitacionales. Cuanto más cerca están los agujeros negros entre sí, más pequeñas son sus órbitas. Cuanto más pequeñas son sus órbitas, mayor es la aceleración. En este caso, la aceleración no está aumentando la magnitud del vector de velocidad (más comúnmente conocido como velocidad), aunque también lo está haciendo, pero la mayor parte de la aceleración va a cambiar la dirección del vector de velocidad (cambiar la dirección es un tipo de aceleración, es por eso que sientes que te empujan hacia el exterior de una curva cuando conduces un automóvil, la desaceleración incidental también es un tipo de aceleración y, por supuesto, también se acelera).

Por cierto, para referencia futura, el término correcto es “ondas gravitacionales”, ya que las “ondas de gravedad” son solo ondas donde la fuerza restauradora es la gravedad, más comúnmente observada como olas en el océano o ondas en un estanque (o charco o tina de petróleo), en otras palabras, el tipo de olas con las que la mayoría de las personas están familiarizadas …

Si nada, ni siquiera la luz, puede escapar del horizonte de eventos de un agujero negro, ¿cómo es posible que las ondas de gravedad, que se propagan a la velocidad de la luz, logren escapar del horizonte de eventos y atraer objetos al centro del agujero negro?

Porque las ondas gravitacionales no escapan MÁS ALLÁ del horizonte de eventos.

Debido a la dilatación del tiempo gravitacional en el horizonte de sucesos del agujero negro, se teoriza que toda la masa (de nuestro marco de referencia) permanece asintóticamente cerca de la superficie del horizonte de sucesos, sin importar cuándo cayó. Entonces las ondas gravitacionales se propagan esencialmente desde el horizonte de sucesos, es decir, no desde el agujero negro sino desde nuestro universo.

La masa de un agujero negro es exactamente proporcional a su área de superficie.

Puedes imaginar un agujero negro como una burbuja de jabón increíblemente delgada con una densidad increíblemente alta. En el interior, desde nuestro marco de referencia, no habría absolutamente nada. Pero nunca podemos observar esto …

Por supuesto, esto no es un objeto o un vacío en TODOS los marcos de referencia. Si cambiara el marco de referencia a uno que transitara por el horizonte de eventos, experimentaría un colapso en un corto período de tiempo, pero este período de tiempo es precisamente el tiempo dilatado hasta el infinito en nuestro propio marco de referencia.

Es difícil de comprender mentalmente, pero los agujeros negros no son objetos estáticos, ¡son hiperdinámicos y multifacéticos!

En primer lugar, separemos el concepto de ondas gravitacionales (no “ondas de gravedad”, búsquelo) (propagación de perturbaciones en el campo gravitacional, lejos de cualquier fuente) y atracción gravitacional (que es lo que atrae objetos hacia el agujero negro). ) Estos son dos fenómenos relacionados, pero muy diferentes.

La atracción gravitacional ocurre debido a la presencia de un campo gravitatorio estático. No hay velocidad involucrada. El campo simplemente está allí, debido a la presencia de un objeto masivo.

Pero espera, me dices, incluso ese campo gravitatorio estático, como has escuchado, está mediado por el intercambio de gravitones. Cierto. Pero estos son los llamados gravitones virtuales , que no están sujetos a las mismas reglas con respecto a los horizontes de eventos y otros gravitones reales.

En cualquier caso, otro giro importante de esta historia es que cuando se considera un agujero negro formado por un colapso gravitacional, el horizonte de eventos permanece para siempre en el futuro de cualquier observador externo; es decir, nunca vemos que las cosas lleguen o crucen el horizonte de eventos, sin importar cuánto tiempo esperemos, debido a la dilatación del tiempo extremo. En otras palabras, toda la materia que entra en el agujero negro todavía está allí, justo fuera del horizonte, no visible para nosotros debido al desplazamiento hacia el rojo gravitacional extremo, pero aún no ha desaparecido.

De todos modos, eso es atracción gravitacional. Las ondas gravitacionales, por otro lado, son producidas por cambios en el campo gravitacional que luego se propagan a la distancia. Tales cambios pueden ocurrir, por ejemplo, cuando dos objetos orbitan entre sí. Cuando los dos objetos tienen una gran masa (como dos agujeros negros de gran tamaño) y se orbitan entre sí extremadamente cerca, los cambios en el campo gravitacional se vuelven enormes y las ondas gravitacionales resultantes se vuelven lo suficientemente fuertes como para ser detectables.

Pero, enfatizo, estas ondas gravitacionales se originan a partir de cambios en los campos gravitacionales fuera de esos agujeros negros, no desde dentro de sus horizontes de eventos. Incluso después de la fusión de estos agujeros negros que se unen, todavía se producen ondas gravitacionales (la fase de “anulación” del evento), pero estas también se producen al cambiar los campos gravitacionales fuera del agujero negro ahora fusionado (a medida que se establece a una configuración axisimétrica) no por nada dentro de su horizonte de eventos.

Por último, pero no menos importante … la pregunta menciona el “centro” del agujero negro, pero realmente no tiene ninguno, no en el sentido convencional. Para un observador fuera del agujero negro, no importa ningún centro, como mencioné, incluso el horizonte aún no existe; permanece para siempre en el futuro del observador externo. Para un observador que es tan tonto como para caer en el agujero negro, la situación es diferente: ese observador puede cruzar el horizonte después de una cantidad de tiempo finita según lo medido por él. Pero para este observador, la singularidad que se esconde detrás del horizonte no será el “centro” de nada; no es una ubicación en el espacio sino que, en la geometría retorcida del espacio-tiempo de un agujero negro, se convierte en un momento inevitable en el tiempo futuro.

La idea de la naturaleza geométrica de los agujeros negros fue pensada por primera vez por Karl Schwarzschild. Después de leer el artículo de Einstein sobre Relatividad general, envió sus cálculos a Einstein. Es por eso que conocemos el radio de un agujero negro como el radio de Schwarzschild. El término “agujero negro” fue utilizado por primera vez para describir este fenómeno particular por el físico John Wheeler.

En un artículo de 1911, Einstein escribió sobre la posible curvatura del espacio por gravedad. Cuando terminó la Primera Guerra Mundial, Arthur Eddington y otros fotografiaron la luz estelar entrante rozando la superficie del Sol durante un eclipse de sol y compararon los resultados con fotografías de la misma estrella en un momento en que el Sol no estaba interviniendo. Los resultados demostraron la teoría de Einstein de que los rayos de luz se desviaban cuando se acercaban a la superficie del Sol.

La fórmula de Einstein fue, al principio, 2GM / Rc ^ 2, donde G es la constante gravitacional, M es la masa del Sol, R el radio actual del Sol yc es el símbolo de la velocidad de la luz. Einstein luego cambió esto a 4GM / Rc ^ 2 en su famoso factor de enmienda 2. Afirmó que la primera fórmula era adecuada para la interacción gravitacional clásica, pero la curva del espacio efectuó una desviación adicional, duplicando así su primera ecuación. Las observaciones de Eddington confirmaron la teoría de Einstein.

La fórmula de Einstein se compone de la ecuación del radio de Schwarzschild,

2GM / c ^ 2, multiplicado por 2 y luego dividido por el radio actual.

En el caso del Sol, esto fue de 0.875 segundos de arco al principio, luego modificado por su factor de 2 a 1.75 segundos de arco. Un segundo de arco es 1/3600 de grado.

Pero, si decide que quiere saber el resultado si el Sol está en una condición de Schwarzschild con su radio a 2.95325 × 10 ^ 3 metros, su radio de Schwarzschild, entonces el resultado se convierte en uno, R / R. El que representa un radián o 57.29 grados o 360 / 2pi. Aumenta en un factor de 2 y obtienes 2 radianes.

Entonces. Según la teoría, un rayo de estrella que roza la superficie de Schwarzschild del Sol, la incidencia de pastoreo, se desviará 2 radianes, 114.59 grados, durante el tiempo que pasa entrando y saliendo del campo gravitacional del Sol.

Si la velocidad del haz de luz se redujera en (2) ^ 0.5, iría en órbita alrededor del horizonte de eventos. Más lento aún y se dibujará a través del horizonte de eventos.

El principio del fenómeno del agujero negro es que un proyectil lanzado desde su superficie necesitaría viajar inicialmente a la velocidad de la luz para escapar. Sin embargo, un cohete propulsado por suficiente combustible, teóricamente, escaparía siempre que pudiera correr por la superficie inicial g. Si el agujero negro tuviera un año luz más o menos de ancho, tendría una superficie g menor que la de la Tierra. Tendría un largo camino por recorrer. Todo puramente provocativo y teórico.

El punto es que el artículo de Einstein de 1911 no indica que al rayo estelar se le negará el acceso y el escape al otro lado del sistema solar y más allá.

Así que supongo que el mismo principio se aplica a las ondas de gravedad.

Las ondas de gravedad no escapan del horizonte de eventos, ya que no comienzan desde dentro del horizonte de eventos. Las ondas de gravedad son perturbaciones en el espacio y el tiempo y comienzan desde donde la gravedad cambia de la manera correcta, como cuando dos objetos muy masivos se mueven uno alrededor del otro. Las ondas de gravedad no atraen nada. Son cambios en la fuerza de gravedad atractiva. Puede estar pensando en ‘gravitones’, que son partículas que se cree que existen en una teoría cuántica de los gravitones.

Las ondas gravitacionales son fluctuaciones en el espacio-tiempo causadas por cambios rápidos en la gravedad.

Como tal, no pueden verse afectados por la gravedad en absoluto, porque son literalmente los efectos de la gravedad. Esta es la razón por la cual las ondas gravitacionales llegan antes de la luz asociada u otra radiación EM de tales eventos, las ondas gravitacionales parecen viajar a la velocidad de la luz sin importar lo que pase y no son ralentizadas por el medio interestelar y otros factores entre nosotros y el evento, o factores como la gravedad que dobla el curso de la luz haciendo que tome un camino un poco más largo hacia nosotros.

Imagínese si tomara un trozo de goma y tirara un poco hacia abajo muy lejos de ser inicialmente una superficie plana y lo fijó en su lugar. Ahora, cualquier objeto que coloque en la superficie rodará hacia la depresión que usted hace, pero si “vibra” (¡no sé una palabra mejor! LOL) el caucho dentro de la depresión, aún verá la vibración en el caucho en sí mismo escapa felizmente de la depresión.

Es la diferencia entre algo que está sentado en el espacio-tiempo y afecta al espacio-tiempo mismo, al igual que la vibración es un efecto en el caucho en sí y no algo que se sienta en la superficie del caucho.

Un agujero negro es un gran artefacto en nuestro espacio vital. Por el contrario, las partículas elementales son artefactos puntuales que interactúan con nuestro espacio vital saltando en un camino de salto estocástico que forma un enjambre de saltos coherente. La distribución de densidad de ubicación de ese enjambre es igual al módulo al cuadrado de la función de onda de la partícula.

Por lo tanto, nuestro espacio vital existe siempre y en todas partes, también dentro del agujero negro. Pero nuestro espacio vital está vibrado y deformado por artefactos. La masa dentro del agujero negro deforma tanto nuestro espacio vital que las vibraciones no pueden escapar a través del horizonte de eventos. Eso no significa que las deformaciones no puedan cruzar este horizonte. Donde las vibraciones tienden a viajar con la velocidad de la luz, las deformaciones cambian con una velocidad mucho menor. Ver “Quanta oscura redescubierta”; Redescubierto Quanta oscuro. Este documento muestra que los cuantos básicos son frentes de choque que viajan a la velocidad de la luz. Los frentes de choque esféricos representan un poco de masa estándar. Los fotones son cadenas de frentes de choque unidimensionales equidistantes.

Porque la gravedad no es materia ni energía, sino la distorsión del espacio-tiempo mismo.

Como es la distorsión del espacio-tiempo, no tiene masa (ni siquiera una masa dinámica como la luz), por lo que la gravedad no tiene ningún efecto sobre ella. (Ya que es gravedad).

Además : si bien las ondas gravitatorias son un fenómeno causado por el cange de la gravedad, la gravedad generalmente no consiste en ondas gravitacionales. En el caso de un agujero negro, no hay ondas, solo gravedad que es plana en cada punto individual.

Fuera de su horizonte de eventos, un agujero negro se comporta gravitacionalmente igual que cualquier cuerpo esférico de la misma masa a la misma distancia. Las ondas gravitacionales emitidas por colisiones de agujeros negros y detectadas en la Tierra se originan fuera de los horizontes de eventos de cualquiera de ellas. Las masas vecinas fuera de su horizonte de eventos gravitan hacia un agujero negro tal como lo harían hacia una estrella regular. No se sienten atraídos por su centro, sino por su masa en su conjunto.

Podría estar equivocado, pero creo que tiene menos que ver con las ondas gravitacionales y más con la curvatura del espacio-tiempo.

A mi entender, cuanto más masa tiene algo, más se dobla el espacio-tiempo. Para cuando nos volvemos tan densos y masivos como un agujero negro, el espacio-tiempo está tan doblado que la luz no puede escapar. Piense en las ondas gravitacionales como ondas en la superficie de un estanque que tiene un remolino en el centro. El remolino (agujero negro) perturba la superficie de los estanques (espacio-tiempo) enviando ondas (ondas de gravedad) desde el borde del remolino o el horizonte de eventos.

Podría estar trabajando con información desactualizada, así que podría estar equivocado.

Esto se debe a que un agujero negro es un rasgón en SpaceTime. Si lo imaginas en un plano 2d. La emisión de ondas gravitacionales es como un objeto rebotando. Esto es un poco difícil de explicar, pero este es un buen video que debería explicarlo lo suficientemente bien.

gravedad visualizada – video de Bing

La gravedad es el resultado del agujero negro. Tenga en cuenta que es una curvatura del espacio en sí y no es algo que se “atrae” hacia el agujero negro. No tiene que escapar del horizonte de eventos. Además, las ondas de gravedad en sí mismas no atraen objetos, tienen un mayor efecto de estiramiento y contracción en el resto del universo a medida que se propagan.

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