¿Qué es un horizonte de eventos de un agujero negro?

El horizonte de eventos de un agujero negro es el límite (‘horizonte’) entre su ‘exterior’ y su ‘interior’; los que están afuera no pueden saber nada sobre las cosas (‘eventos’) que suceden adentro.

En términos simples, se define como “el punto de no retorno”, es decir, el punto en el que la atracción gravitacional se vuelve tan grande que hace imposible escapar. Un horizonte de eventos se asocia más comúnmente con agujeros negros. La luz emitida desde más allá del horizonte de eventos nunca puede llegar al observador externo. Del mismo modo, cualquier objeto que se acerque al horizonte desde el lado del observador parece ralentizarse y nunca pasar por el horizonte, y su imagen se desplaza cada vez más hacia el rojo a medida que transcurre el tiempo. Sin embargo, el objeto que viaja no experimenta efectos extraños y, de hecho, atraviesa el horizonte en un tiempo finito.

El horizonte de eventos es 3 cosas diferentes al mismo tiempo.

A la persona que cae …
No es nada. ¡Navegan sin problemas por gritos de Gerónimo! como si nada inusual estuviera sucediendo. El tiempo y el espacio son los mismos que en cualquier otro lugar. Desafortunadamente, no hay forma de regresar al Universo en el que nacieron.

Para alguien que mira a la persona que cae …
El horizonte de eventos es el punto de adherencia gravitacional infinita. El espectador horrorizado ve que el tiempo se ralentiza y se detiene para este agujero negro Evil Knievel. Los ven caer en el agujero negro y congelarse a tiempo y gradualmente se desvanecen en tonos rojos mientras su silueta congelada se desvanece suavemente en la nada.

Para el físico que hace cálculos sobre horizontes de eventos de agujeros negros …
Para aquellos de nosotros que estudiamos los agujeros negros, el horizonte de sucesos de un agujero negro de Schwarzschild (no giratorio y sin carga) es una singularidad coordinada donde todas las líneas del tiempo se dirigen inexorablemente hacia la singularidad de la curvatura donde hay un agujero literal en el espacio-tiempo clásico; el punto de incompletitud geodésica nos gusta decir.

Para los relativistas, el horizonte de sucesos se elimina rápidamente cambiando a un nuevo sistema de coordenadas; Las coordenadas de Kruskal Szekeres son populares (se pronuncia zecker’-ish, si te estás preguntando). Tomamos nuestros agujeros negros y los colocamos en diagramas de Penrose, dibujando líneas de tiempo que cruzan el horizonte de eventos hasta que alcancen el infinito futuro, y podríamos reflexionar sobre los horizontes de eventos de agujeros blancos, por un segundo o dos. Los horizontes de eventos ingresan a nuestras ecuaciones como uno de los muchos aspectos interesantes del espacio-tiempo.

En resumen…
En los 3 significados, el principio subyacente es que un horizonte de eventos es una “ventaja” sobre la cual no podemos obtener más información. El concepto del horizonte de eventos es tan cierto para los agujeros negros como lo es para el horizonte de eventos que limita nuestro Universo centrado en la Tierra.

Solo para poner un poco de carne en los huesos ya existentes:

1. La respuesta de TR Livesey es la más precisa: es un límite para el que un lado no tiene una trayectoria posible que conduzca al otro lado. En el caso de los agujeros negros, no hay trayectoria desde “dentro” del horizonte de eventos hasta “fuera” del horizonte de eventos.

2. Una analogía de uso frecuente es a un río que fluye a una cascada. A medida que el río se acerca más y más a la cascada, supongamos que su corriente se vuelve más y más rápida. Si puede nadar a cierta velocidad máxima, puede nadar en muchos lugares del río. Lejos de la cascada, la corriente es prácticamente cero, por lo que puede hacer lo que quiera. A medida que se acerca a la cascada, se hace notablemente más fácil moverse hacia la cascada que alejarse de ella, pero aún puede moverse en cualquier dirección (si no le importa el esfuerzo adicional que implica nadar río arriba). Pero si sigues acercándote cada vez más a la cascada, hay un punto en el que la corriente es más rápida de lo que puedes nadar. Después de pasar ese punto, no puedes nadar hacia atrás.

3. Note, por cierto, que en esta analogía del río el horizonte de eventos no es algo físico. Si estás contento con fluir a lo largo del río, no notarás nada especial al cruzar este “punto de no retorno”. No habrá ningún choque violento, ni explosión, ni nada de eso. Si no estás prestando atención, puedes perderte por completo.

Lo mismo ocurre con los horizontes de eventos de agujero negro: no existe un proceso físico asociado con el cruce de un horizonte de eventos per se . (Digo ” per se “, porque en la práctica hay muchas otras cosas violentas que suceden cerca de los agujeros negros: hay radiación, fuerzas de marea gravitacionales potencialmente enormes que te destrozarán, etc. Pero eso es una coincidencia, y no inherente a cruzar un horizonte de eventos en sí.)

4. La respuesta de Dan: que un horizonte de eventos es un límite más allá del cual la “velocidad de escape” alcanza la velocidad de la luz es un poco impreciso. Verá que esta respuesta se repite de vez en cuando, tal vez debido a una sorprendente coincidencia: hay una fórmula de la física newtoniana para la velocidad de escape de un cuerpo (como un planeta, una estrella, etc.), basada en su masa y su tamaño . Y hay una fórmula de la relatividad general para el tamaño de un agujero negro, basada en su masa. Sorprendentemente, si elige una masa arbitraria, conecte la velocidad de la luz como la velocidad de escape en la fórmula newtoniana y resuelva el tamaño del cuerpo, será exactamente el tamaño que proporciona la relatividad general como el tamaño de un agujero negro . Es una coincidencia tan fuerte, hace que la gente diga que un agujero negro es un objeto cuya velocidad de escape es la velocidad de la luz.

Desafortunadamente, eso ignora algo de física. La “velocidad de escape” es la velocidad a la que tienes que lanzar un proyectil sin potencia para que escape del tirón gravitacional del planeta, la estrella, etc. Pero si el proyectil es impulsado , puede escapar a velocidades mucho más lentas. Solo como un ejemplo ridículo, si tuviera suficiente combustible, puede viajar a la luna a una velocidad de 1 metro por día. Tendría que REALMENTE disparar mucho sus motores de cohetes, pero en principio puede arrastrarse fuera de la órbita, a pesar de que viaja mucho más lento que la velocidad de escape de la Tierra.

Además, incluso si tuviera un proyectil totalmente sin potencia, como una pelota de béisbol, incluso si no lo lanza a la velocidad de escape, aún deja la superficie por un poco de tiempo. Después de todo, si lanzas una pelota de béisbol a 80 millas por hora hacia arriba, viajará a una buena distancia de la Tierra antes de finalmente volver a bajar. Claro, 80 mph es más lento que la velocidad de escape, pero al menos por un corto tiempo el béisbol no estaba en la superficie.

Pero con un agujero negro, no importa cuán poderosos sean sus cohetes , no puede escapar más allá del horizonte de eventos. Ni siquiera por un instante.

Por cada partícula que ingresa al agujero negro, algunos eventos en su línea mundial son siempre el último evento que se convierte en mi película de la historia del Universo. Suponiendo que estoy flotando en el espacio lejos del agujero negro.

¡Este lote final de eventos para todos los objetos que entran en esa burbuja oscura, en conjunto, se llama El horizonte de eventos del agujero negro!

Este horizonte no es solo una superficie esférica en el espacio. ¡No es una mortaja que cubre un cuerpo celestial mortal! (Te diré por qué los agujeros negros son mortales para los mortales en una publicación futura …) ¡Es una superficie en el espacio-tiempo!

Representa el último conjunto de eventos al que incluso puede asignar un “Cuándo”.

Es el límite que marca los límites de un agujero negro.

Notas al pie : Echa un vistazo a mi blog sobre agujeros negros …

https://messinwithblackholes.quora.com?share=396067ef&srid=1QOF

Es una fantasía matemática basada en una obscenidad matemática: ¡la división por cero!

Las divisiones por cero están prohibidas porque resultan en infinitos irracionales, y los infinitos no tienen lugar en la realidad física. Por lo tanto, un agujero negro es una fantasía y puede ser lo que quieras, puedes elegir entre un menú completo de características a la carta, dependiendo de tus gustos y necesidades:

La NASA, por ejemplo, como un grupo de astrónomos con mentalidad práctica que quieren poder entrenar sus telescopios en algo tangible, define a los BH como un cuerpo celeste físico: BH “… una gran cantidad de materia empaquetada en un área muy pequeña …”

Wolfram Física: BH “… un objeto astrofísico masivo creado a partir del colapso de una estrella de neutrones … “

Space.com: BH “… objetos de extrema densidad con fuerte atracción gravitacional …”

Brian Greene: BH “… son estrellas colapsadas, objetos masivos aplastados a una fracción de su tamaño original …”

Por lo anterior, los BH son cuerpos reales, físicos, tridimensionales hechos de materia densa.

Las personas con una mentalidad más teórica que enseñan en las universidades, por supuesto, se ríen de esta expectativa infantil de que la física debe ser una restricción a la realidad tangible, para ellos BH son regiones conceptuales del espacio con características específicas:

Berkley Cosmological Group: BH “… una región del espacio que tiene mucha masa concentrada en ella …”

Instituto Max Planck: BH “… una región del espacio con propiedades muy especiales …”

BBC Science and Space: BH “… región del espacio donde la gravedad es poderosa …”

Como consumidor, puede elegir entre una amplia variedad de BH, pero detrás de las puertas de la cocina donde se cocina todo esto, hay literalmente guerras sobre qué se debe servir y qué no:

El chef Einstein junto con su asistente Eddington se negaría a servir basura: Einstein escribió un artículo “mostrando” que las estrellas no podían encogerse a cero.

Luego viene el chef Chandrasekhar “mostrando” que una estrella no podía soportar su propio peso por encima del tamaño de una vez y media el sol y colapsar a cero.

Irónicamente, los físicos teóricos usan la palabra “mostrar” más que nadie … cuando se les pregunta directamente, de qué están hechos los BH, por ejemplo, aparecen con las manos vacías, “mostrando” nada:

Michio Kaku: responde con un gran suspiro y encogiéndose de hombros …

Larry Krauss (ASU): “mhhh …”

Andy Strominger (Harvard): “¡Oh, está bien! ya me has hecho una pregunta que no puedo responder … “

Max Tegmark (MIT): “Realmente no tenemos una idea de lo que está pasando …”.

Entonces, a pesar de que los “expertos” no tienen idea de lo que está sucediendo, BH ha sido “descubierto” de manera concluyente desde mediados de los 80, cuando Hawking aceptó una apuesta hecha a mediados de los 70, irónicamente siempre “por primera vez” … Desde los años 80, la frase “primera detección directa de BHs …” ha sido un estándar en la cobertura de los medios, más recientemente el 11 de febrero de 2016 para el experimento LIGO, descalificándose a sí mismos y a los científicos porque solo puede haber una “primera vez” “ Para empezar, y no puede haber ” observación directa “ de algo no observable … NOSOTROS, como consumidores, debemos ser los que juzguemos la comida que nos están sirviendo, no los cocineros. Pero en este restaurante cuando el camarero pregunta cómo nos gusta, el cocinero nos grita la respuesta desde la cocina. Solo tenemos que abrir la boca y tragar.

Pero, ¿cómo se supone que debemos tragarnos las siguientes tonterías:

Misner / Wheeler / Thorne: “Todos los BH pueden caracterizarse completamente por tres parámetros: masa , carga eléctrica y momento angular”.

Wikipedia: “Los BH más simples tienen masa , pero no tienen carga ni impulso”

La masa se acuerda universalmente como definida por la cantidad de materia contenida en un objeto.

Pero luego te dirán que “BH son regiones del espacio donde la materia es eliminada de la existencia” (Prof. C. Miller, U Maryland) o

BH “y un objeto cuya presión gravitacional es tan intensa que la materia queda fuera de existencia “ (Prof. D. Harrison, U Toronto)

Entonces, ¿qué encontramos en nuestro plato: la siguiente confusión: un BH está hecho de masa – la masa es la cantidad fuera de la materia – un BH aplasta la materia fuera de existencia – un BH está hecho de masa.

¿Estos cocineros miran lo que nos están sirviendo antes de que nos sirvan?

La siguiente manzana podrida que encontrarás en tu plato es el Horizonte de eventos : la gravedad es, por la única definición que tenemos hasta ahora (Newton) un continuo, pero el EH se trata como un discontinuo: un límite infinitesimal en el espacio dentro del cual tienes una ley y fuera de otra, una situación que es totalmente incompatible con el concepto de gravedad.

Después de perder años de nuestro tiempo y su valiosa capacidad intelectual, Hawking finalmente recuperó el sentido y en 2014 retiró el concepto de EH: “La ausencia de horizontes de eventos significa que no hay agujeros negros , en el sentido de regímenes a partir de los cuales la luz puede” t escape al infinito … “ Sin embargo, no se da por vencido con los BH por completo, porque un hombre tiene que mantener la cara, pero el telón está cayendo claramente en este espectáculo de fantasía.

La respuesta a la pregunta, por lo tanto, es: ¡no pierdas tu tiempo y tu capacidad intelectual tratando de concentrarte en tonterías! Nadie ha observado nada como un BH o un EH, y por lo tanto, todo este discurso es un discurso suelto y ni física ni ciencia.

Me pregunto por qué el Papa no anunció el hallazgo del experimento LIGO: “si no fuera por Jesús ascendiendo al cielo, no sabríamos cómo explicar la tumba vacía ……”.

El miembro del equipo de LIGO, Saul Teukolsky, de la Universidad de Cornell, no tenía más razonamiento científico que ofrecer cuando dijo: “si no fuera por los agujeros negros, no sabríamos cómo explicar estas señales …”

El horizonte de eventos es la distancia desde el centro de masa de un objeto donde la velocidad de escape alcanza la velocidad de la luz. Más allá del horizonte de eventos, existe la posibilidad de escapar de la gravedad del objeto. Dentro del horizonte de eventos, nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Sorprendentemente, con un objeto lo suficientemente masivo, ni siquiera notarías que has cruzado el horizonte de eventos (ignorando por el momento los peligros creados por otros objetos que posiblemente caigan a tu lado). Solo se daría cuenta al acercarse al centro de masa o al intentar salir.

En pocas palabras, es el punto de no retorno alrededor de un agujero negro. Una vez que pasa esto, no hay vuelta atrás, hasta donde nuestras leyes actuales de física pueden determinar.

Con la física newtoniana simple, pasado este punto, la velocidad de escape sería mayor que la velocidad de la luz, por lo que ni siquiera la luz puede escapar. Esto se llama una “estrella negra” en la mecánica newtoniana, que es similar a un agujero negro, pero en realidad no sería imposible escapar de una estrella negra ya que no necesariamente tiene que alcanzar la velocidad de escape para escapar siempre y cuando tener empuje continuo. Por ejemplo, la velocidad de escape de la Tierra es de 11 km / s (sin memoria), pero no es necesario acercarse a eso con un cohete.

La relatividad general describe la gravedad no como una fuerza, sino como una curva del espacio-tiempo en sí causada por la energía de masa. Un agujero negro es una región donde pasa el horizonte de eventos. el espacio-tiempo está tan deformado que todos los caminos posibles vuelven al agujero negro. Es literalmente imposible trazar un camino que va desde adentro del horizonte de eventos hacia afuera.

El horizonte de eventos de un agujero negro con carga neutral que no está girando es solo una esfera y es el tipo de agujero negro más “básico”. Agregar una carga al agujero negro o algo de momento angular hará que cambie la forma del horizonte de eventos.

El horizonte de eventos es el límite alrededor del agujero negro dentro del cual la velocidad de escape del agujero negro es mayor que la velocidad de la luz. En este instante, la atracción gravitacional se vuelve tan prodigiosa que hace que el escape sea simplemente imposible, ¡incluso para la luz!

Más allá del horizonte de eventos, el continuo espacio-tiempo comienza a doblarse. Una partícula fuera del agujero negro puede avanzar por cualquier camino, pero tan pronto como ingresa al horizonte de eventos, todos los caminos llevan la partícula al centro del agujero negro. Cualquier forma de materia que ingrese al horizonte de eventos parecería ralentizarse a un observador externo y, finalmente, el objeto dejaría de progresar y se detendría (desde la perspectiva del observador)

Sin embargo, si el observador se acerca al agujero negro y comienza a moverse alrededor del horizonte de eventos, observaría que todo el universo avanza en avance rápido.

Se llama así porque es una pseudo-barrera. Cualquier “evento” que ocurra dentro de ese horizonte no puede tener ningún efecto en nada fuera del horizonte. Esto es lo que significa.

La razón por la que sucede de esa manera, en general, es que una vez que pasas hacia adentro a través del horizonte de eventos, ya no hay líneas mundiales [1] que conduzcan hacia afuera, incluso un poco más lejos del centro del agujero negro. Para avanzar en el tiempo, debes moverte hacia adentro. La única forma de moverse hacia afuera en dirección espacial sería retroceder en el tiempo; y nada puede retroceder en el tiempo.

Por lo tanto, ninguna explosión, ningún mensaje, ningún evento de ningún tipo que ocurra en el interior puede propagar cualquier efecto a cualquier lugar fuera del horizonte de eventos, porque ninguna materia o energía puede viajar en una dirección externa para llevar los efectos allí.

Notas al pie

[1] Línea mundial – Wikipedia

Analicemos la frase palabra por palabra.

En primer lugar, un “evento” es algo que ocurre que se puede observar o registrar. Si ocurre alguna acción y podemos interactuar con esa acción (por ejemplo, podemos ver una vela encendida porque interactuamos con la luz emitida / reflejada por ella).

“Horizonte” es el límite hasta el cual podemos observar. Toda nuestra tecnología y habilidades para grabar / observar se descomponen más allá de un horizonte. (Por ejemplo, no podemos “mirar” más allá de un horizonte en una playa de mar porque la luz que llega más allá de esa línea imaginaria no puede llegar a nuestros ojos. En resumen, todos los “eventos” que tienen lugar más allá del horizonte están ocultos para nosotros.

Ahora llegando al concepto de agujero negro.

Definimos la frase horizonte de eventos como un límite imaginario más allá del cual, cualquier evento no puede afectar / interactuar con un observador externo.

Como alguien mencionó es “el punto de no retorno”. Un “punto” sería un término bastante inapropiado aquí en caso de un agujero negro. El horizonte de eventos es la superficie (esférica u oblata) más allá de la cual la gravedad se vuelve tan fuerte que la luz no puede escapar y mucho menos la materia bariónica (incluye protones, neutrones y todos los objetos compuestos por ellos, pero excluye cosas como electrones y neutrinos que en realidad son leptones). Entonces, si la luz no puede alcanzarnos desde algo que cae en un horizonte de eventos, ¿cómo sería para un observador externo? Para responder eso tenemos que entender algo llamado efecto Doppler y desplazamiento al rojo. Veríamos el objeto caer más y más lentamente, y nunca lo veríamos llegar al horizonte de eventos. Esto se debe a que la luz que emite el objeto está compitiendo con el intenso tirón gravitacional del agujero negro para escapar y alcanzarnos. Y dado que la luz no puede escapar del interior de un horizonte de sucesos, nunca podrás ver una señal de que el objeto se cayó. A medida que el objeto se cierra al horizonte uniforme, la luz que proviene de él se estira y, por lo tanto, su longitud de onda aumenta y se “desplaza” hacia el extremo rojo del espectro. Cuanto más se cierra, la luz se vuelve más “roja” y, en última instancia, se vuelve infrarroja, y así sucesivamente hasta que no podemos detectarla.

Entonces, en teoría, no veremos que algo caiga en un agujero negro, sino que caiga lentamente hacia el horizonte de eventos, cambie de color rojo y desaparezca (no podemos ver más allá del espectro visible).

Escribí esto de la manera más simple que pude sin ponerme técnico con fórmulas y términos difíciles.

Gracias.

Es el límite alrededor de un agujero negro más allá del cual incluso la luz (o cualquier radiación) no puede escapar.

Por lo tanto, la información no puede transmitirse desde más allá del horizonte de eventos, en otras palabras, es la región del espacio-tiempo más allá de la cual ningún evento puede afectar a un observador externo.

Más allá del horizonte de eventos, se produce una singularidad que es una región del espacio-tiempo donde todas las leyes de la física se rompen.

La velocidad de escape se define como la velocidad mínima requerida para liberarse del tirón gravitacional del cuerpo celeste y moverse hacia el espacio exterior. El radio de Schwarzschild es la distancia desde el centro del cuerpo celeste a la que la velocidad de escape es igual a la velocidad de la luz. Si el radio del cuerpo es menor que su radio de Schwarzschild, se convierte en un agujero negro y la superficie de la esfera imaginaria cuyo centro es el centro de masa del agujero negro y cuyo radio es igual al radio de Schwarzschild se llama horizonte de eventos . Una vez que cruza el horizonte de eventos, no puede regresar, por lo que en términos simples, se llama punto de no retorno.

El horizonte de eventos puede considerarse como “borde” del agujero negro.

Vemos algo cuando la luz es emitida o reflejada por ella.

Digamos que algún elemento se está moviendo hacia el agujero negro. Podemos verlo porque refleja la luz. Para hacerlo más fácil, digamos, arrojamos luz sobre este objeto y recibimos la luz reflejada para asegurar su existencia. Para esto, tenemos que esperar en algún momento para obtener la luz recibida.

Cuanto más avanza el objeto, más tiempo tarda la luz en volver. Cuando espera la luz y no regresa, el objeto probablemente ha entrado en el horizonte de eventos ya que la luz no puede escapar de él.

Un horizonte de eventos es un límite matemáticamente definido para el cual un lado no tiene una trayectoria posible que conduzca al otro lado.

El horizonte de eventos es la parte del Agujero negro más allá del cual cualquier partícula que ingrese no puede escapar de su atracción gravitacional, pase lo que pase, incluso la luz no puede escapar a través de él. También se llama como el “punto de no retorno”. Hay muchas especulaciones hechas como que la formación del par partícula-antipartícula tiene lugar en el horizonte de eventos debido a lo cual las Radiaciones de Hawking entran en escena.

Debido a estas radiaciones, llegará un momento en que el agujero negro se evaporará y desaparecerá del Universo. Pero para que eso suceda, tomará miles y miles de millones de años.

Para mayor referencia, vaya a https://en.m.wikipedia.org/wiki/ …

Es la “superficie” esférica de un agujero negro. Significa que cualquier evento que pueda tener lugar más allá del horizonte está siempre fuera de nuestro conocimiento. Sin embargo, las matemáticas dicen que es puro espacio puro allí. Es la paradoja principal de los agujeros negros. Nada puede escapar del horizonte. Pero, si Bob se zambullía, pensaría que estaba bien. Aunque, para Alice, afuera, Bob parecería ralentizarse más y más hasta que pareciera tomar una cantidad infinita de tiempo para triturar átomos.

El horizonte de eventos es el punto más cercano al agujero negro desde donde la luz puede escapar más allá de la cual incluso la luz no puede escapar del fuerte campo gravitacional.