Si Bob orbita un agujero negro de 2000 mil millones de masa de nuestro sol justo por encima del horizonte de eventos, y él mete su dedo en el horizonte de eventos. ¿Todavía puede salvar su dedo? ¿Qué tal la conservación del impulso y la energía en este caso?

No puede meter el dedo en el horizonte de sucesos porque la órbita estable más cercana alrededor de un agujero negro (Schwarzschild) está a 1,5 veces el radio del horizonte de sucesos. Dado que este es un gran agujero negro, es un largo camino. Si entra en el 1.5R, su órbita irá en espiral hacia el horizonte uniforme.

Supongo que postulaste un agujero negro muy masivo (más grande que cualquier otro conocido) para evitar la dispersión por las fuerzas de marea que ocurrirían cerca de un pequeño negro, incluso más allá del horizonte de eventos. Algunas publicaciones han notado esto y dicen que aunque la fuerza de marea sería débil, la gravedad será muy fuerte. Esto es engañoso. Primero, en la teoría de la relatividad no hay fuerza de gravedad. La órbita se desliza por una ruta geodésica, libre de fuerza y ​​lo más recta posible. Segundo, nada le sucede al marco de referencia del orbitador. Los efectos como la dilatación del tiempo y la contracción de Lorentz son relativos , es decir, son solo descripciones de cómo el orbitador mira a otro observador … uno en el infinito o en otro lugar, debe especificar qué observador.

Wow, Bob debe tener algunos brazos muy largos.

No, espera, quiero decir brazos imposiblemente largos.

El campo gravitacional de los agujeros negros está más allá de nuestra imaginación. Es tan fuerte que la luz no puede escapar del horizonte de eventos, como sabes, ¡pero también es tan fuerte que la luz que pasa puede quedar atrapada en órbita a su alrededor!

Para cualquier masa gravitante, incluidos los agujeros negros, cuanto más te acerques, más rápido debes moverte para permanecer en una órbita estable. Lo creas o no, hay una distancia desde un agujero negro en el que debes viajar a la velocidad de la luz para evitar entrar en espiral. En otras palabras, solo la luz y la luz pueden mantener su órbita a cierta altitud por debajo de la cual incluso lo hará. en espiral, pero Bob, hecho de materia y, por lo tanto, incapaz de viajar en c, siempre debe tener una órbita más alta para mantenerse estable.

Entonces, ¿qué tan alto debe estar Bob? El radio al cual la velocidad orbital es c se llama esfera de fotones:

Esfera de fotones – Wikipedia

Lamentablemente para tu idea. pero afortunadamente para Bob, el radio de la esfera de fotones para su agujero negro ultramasivo propuesto (suponiendo que no esté girando) es una vez y media el radio del horizonte de eventos.

Si está girando, se vuelve un poco más complicado:

Órbitas esféricas de fotones alrededor de un agujero negro de Kerr

… y las órbitas de los fotones ya no parecen circulares desde la distancia:

Órbitas esféricas de fotones alrededor de un agujero negro de Kerr

Eso significa que Bob debe orbitar más lejos (de su monstruo ultramasivo que no gira) que 8.86215 × 10 ^ 15 mo él entrará en espiral.

Lo siento, Bob, no se permite la caída del horizonte de eventos.

Vamos a cambiar esto hipotético a algo que podría suceder. Ignorando las fuerzas de marea, los discos de acreción, la radiación de Hawking, etc., permitiendo la supervivencia de Bobs: deje que Bob esté en caída libre en lugar de orbitar, y tiene un brazo extendido donde su dedo acusador cruza primero, ¿podría disparar cohetes poderosos para detener su caída? y sacar su dedo?

No, él no puede. Podía disparar los cohetes y salvarse a sí mismo (dejando de lado las cuestiones de supervivencia). El horizonte de eventos es el punto donde la dimensión radial se convierte en temporal. El “centro” es ahora el “futuro”. También puede preguntar si puede retirar su mano dentro de tres minutos a partir de ahora y evitar que envejezca. El dedo Bobs ya no es parte de nuestro espacio-tiempo.

Lo siguiente es para agujeros negros estándar (no giratorios imaginarios, que realmente no se cree que existan): es un malentendido común que el horizonte de eventos está a una distancia fija del centro de un agujero negro. El horizonte de eventos solo existe para un observador distante. Cualquier observador cercano a un agujero negro se movería muy rápido directamente hacia él y su vida terminará rápidamente, o “Bob” podría estar en órbita moviéndose a una velocidad de luz aproximada (cuando se evalúa desde nuestro marco de referencia) si está muy cerca del negro agujero. Bob no se movería a la velocidad de la luz en su propio marco de referencia.

Ya sea que caiga hacia abajo o que orbita muy cerca de un agujero negro, Bob no sentiría ninguna aceleración. Pero su marco de referencia inercial se encoge y se distorsiona cuanto más se acerca y más pequeño es el agujero negro. Esto se conoce comúnmente como efectos de marea.

La rotación de los agujeros negros produciría efectos de curvatura espacio-tiempo que se asemejan a una rosquilla y el radio de Schwarzschild realmente no se aplica (o se deben aplicar modificaciones). Se cree que todos los agujeros negros están en rotación.

Ok, no hablemos demasiado sobre las fuerzas de marea o la fuerza debido a la gravedad y simplemente imagine lo que sucede cuando Bob pone su dedo en el horizonte de eventos. Cuando haces la pregunta, imaginas una sacudida en primer lugar, luego un horizonte de eventos de agujero negro y una mano que se extiende hasta el horizonte de eventos. Pues deja de su. ¿Te imaginas a Bob metiendo su mano en el horizonte de eventos? Entonces tu imaginación está equivocada. ¿Por qué?. De acuerdo con un observador externo alejado del horizonte de eventos, solo puede ver que Bob tocará el horizonte de eventos y en el momento en que Bob alcanza sus manos en el horizonte, el tiempo infinito ya ha pasado para el observador externo. Entonces, si es un bob que va a tocar el horizonte, entonces no se preocupe, no seremos sus testigos, no solo yo y usted, todo el universo no será suyo para presenciarlo, ya que el tiempo infinito ya ha pasado según nosotros.
¿Qué pasa según el bob ?. Según Bob, pone en su mano un pequeño horizonte de eventos interior y se da cuenta de que la gravedad es tan grande que la punta de la masa de sus dedos es suficiente para empujar todo su cuerpo hacia la parte posterior entera.
supongamos que Bob sabe exactamente cuánta gravedad hay justo debajo del horizonte y justo encima de él, y se las arregló para poner solo esa cantidad de masa de la punta del dedo dentro del horizonte, de modo que se equilibre por el impulso exterior que ya tiene. Tal persona terminaría en el estado de equilibrio en el horizonte. Que un pequeño tirón hacia el interior lo condenará o un pequeño tirón hacia el exterior puede hacerlo escapar. De hecho, ese horizonte exacto donde existe un equillibrium tiene un nombre científico y lo siento, no lo recuerdo.
De cualquier manera, incluso cuando este análisis es una posibilidad teórica, no hay nada cerca de él en realidad que la integridad de nuestro cuerpo como la materia se rompa incluso antes de eso. Un hombre común y corriente no puede soportar una gravedad de 47 g. Un agujero negro nunca está cerca de ninguna imaginación para nuestros sentidos de pena. Gracias

No. El problema es que la premisa de que la gravedad es débil sobre el horizonte de eventos (EH) de un agujero negro supermasivo (SMBH) está mal. La fuerza de marea es débil pero la gravedad misma es enorme. Para mantenerse por encima del EH, significaría que tendría que viajar más rápido que la velocidad de la luz en una órbita o, justo antes de llegar al EH, tendría que disparar sus cohetes en la dirección opuesta para escapar, lo que realmente resultaría en no solo tu muerte sino la desintegración de tu nave.

Si obtiene dentro de 1.5x el radio de BH, entonces ha pasado la esfera de fotones. Este es el punto donde incluso un fotón entrará en espiral si pasa este punto desde afuera. No hay una órbita que te acerque a eso y te permita olvidarte de acercarte al EH.

Si estuvieras en el EH, entonces tu nave tendría que acelerar a casi la velocidad de la luz para escapar. Pero como dije anteriormente, esto requeriría tantas fuerzas g que los protones se convertirían en neutrones.

Lo que es débil en el EH de un SMBH es la fuerza de marea. Esto solo significa que si te caes libremente, los dedos de tus pies no serán arrancados de tu cabeza. Eso sucederá más abajo dentro del agujero negro

No. Weak habla de todo el horizonte de eventos. Todavía hay una gravedad poderosa, pero los agujeros negros no son aspiradoras cosmoc que absorben todo. Relativamente empapados, estás bien siempre que no cruces el horizonte de eventos. De una manera. A dónde vas con tu solución. Sin embargo, tenga en cuenta que el horizonte de eventos está empujando hacia afuera a la luz de la luz, además de ser aplastado por el agua. Es una barrera impasible. Y una vez que cruza el horizonte, la gravedad siempre es lo suficientemente fuerte como para destrozar todo. Ese dedo es tostada.

Tu premisa está mal. Bob no puede “orbitar” justo fuera del horizonte de eventos. La razón es que la órbita circular más pequeña alrededor de un BH está a 1.5 veces el horizonte de eventos y tienes que ir a la velocidad de la luz para hacer eso (fotosfera). Podrías estar en una órbita “elíptica” donde te acercas mucho al horizonte de eventos en el perihelio, pero algunas de estas órbitas pueden ser inestables (giras hacia adentro).

La gravedad no es débil. Es lo suficientemente fuerte como para que la velocidad de escape sea mayor que la velocidad de la luz.

Puede estar confundido acerca de las fuerzas de marea. Las fuerzas de marea en el horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo son débiles (-ish). Eso solo significa que hay poco cambio en la gravedad a varias alturas sobre el horizonte de eventos. En otras palabras, la gravedad es aplastantemente alta en todas partes.

Di adiós a su dedo.

El horizonte de eventos es el punto de no retorno. Creo que lo que estabas buscando es decir que cuanto más masivo es el agujero negro, más lejos está el horizonte de eventos del centro, por lo tanto, es más seguro. ¡Junto con su dedo, su cara también!

Lamento que Bob haya muerto. 🙁

La única “órbita” que puede obtener la “longitud de un brazo” de un horizonte de eventos es hiperbólica. Y si te acercas tanto, no hay escapatoria del horizonte de eventos (no es hiperbólico, se convierte en inspiral). Es posible que no se espaguen allí, es posible que puedan meter la mano “dentro” y retirarla por completo, pero tampoco volverán a salir.

El acto de “acercarte un poco y retirarte” te condena.