¿Qué les sucede a los fotones que entran en un agujero negro? Si la luz no puede escapar del horizonte de sucesos, ¿eso significa que el universo está perdiendo energía lentamente y, por lo tanto, rompe la conservación de la energía?

No eres el primero en hacer esta pregunta. El primer chico fue este chico:

Se llamaba John Wheeler, y fue uno de los mejores físicos de los que la mayoría de la gente nunca ha oído hablar. Entre sus estudiantes de posgrado estaban Richard Feynman y Kip Thorne, ambos premios Nobel. Hizo la biblia sobre el diseño de la bomba H y acuñó los términos Agujero negro y agujero de gusano.

Un día, le preguntó a su estudiante de posgrado, Jacob Bekenstein, qué pasaría si una taza de té se vierte en un agujero negro. El té tenía algo de entropía, y si el té desaparecía del Universo, la entropía total del Universo disminuiría, una violación de la Segunda Ley de la Termodinámica. Hasta donde sabemos, las leyes de la termodinámica son leyes físicas fundamentales, por lo que esto sería un gran problema.

Bekenstein concluyó que las leyes de la termodinámica no podían ser violadas, e investigó cómo se podían preservar. Descubrió, en poco tiempo:

  1. Que los agujeros negros tienen entropía, y la entropía es proporcional al área de la superficie del agujero negro (no su volumen, como podría esperarse)
  2. [Con Stephen Hawking] que los agujeros negros irradian y por lo tanto tienen una temperatura, y la fórmula para la temperatura
  3. Que la cantidad total de información que puede estar contenida en cualquier región cerrada del espacio es fija. Este es el límite de Bekenstein

Lo sorprendente fue que Hawking al principio no creyó los argumentos de Bekenstein; pero cuando investigó la teoría del campo cuántico en campos gravitacionales fuertes, descubrió (de manera completamente independiente) que los agujeros negros deben irradiar, y el cálculo mostró exactamente la radiación que Bekenstein había predicho.

Todo por pensar en lo que sucedería si una taza de té se vierte en un agujero negro.

Los fotones que caen en un agujero negro se convierten en parte de la masa de los agujeros negros, por lo que no se pierde energía, solo es inaccesible.

Un agujero negro no le importa si la materia o la energía caen en él, se convertirá en parte de su masa de todos modos.

Por lo tanto, la energía se conserva.

El agujero negro no destruye nada. Simplemente almacena la información dentro de una manera que la información no se puede recuperar. Esto se llama la paradoja de la información. Entonces, nada se destruye.

Los agujeros negros también irradian energía (radiación de Hawking) y, por cierto, la energía que cae en ella se convierte en parte de ella. La energía total de todo el universo permanece igual y es solo que la energía de los agujeros negros (sistema) aumenta mientras su entorno disminuye.

Entonces, la energía del fotón queda atrapada en el agujero negro, lo que aumenta la masa del agujero negro, pero no tanto porque mucha de la energía del fotón irá al espacio, recuerde no el fotón en su conjunto, sino solo un pequeño pedacitos de energía irán al espacio, creando radiación de Hawking

Creo, pero no puedo probar, que la luz es forzada a través de un agujero negro a una zona de amortiguación llena de materia oscura. La materia oscura luego es forzada a retroceder a través del horizonte de eventos hacia nuestro universo. La materia de nuestro universo es expulsada a nuestro universo como un efecto de ósmosis y la zona de amortiguamiento se vuelve más pequeña. Exactamente al mismo tiempo en un universo antimateria opuesto, se produce la misma acción, la energía de la luz de ese universo tiene la forma de antimateria y se fuerza en la misma zona de amortiguación, y la misma materia oscura se fuerza en el universo antimateria opuesto. Una vez más, la antimateria en un efecto similar a la ósmosis se transfiere de vuelta al universo de la antimateria, lo que hace que la zona de amortiguación con materia oscura sea más pequeña. zona de amortiguamiento. Creo que la materia oscura y su zona de amortiguamiento ocurrieron durante el big bang separando materia y antimateria permitiendo que se enfríen. Eventualmente, la materia oscura expulsada de la zona de amortiguamiento hará que la zona de amortiguamiento colapse permitiendo que la materia y el anti importa una vez más para reaccionar ante otro interminable big bang

La energía no está desapareciendo. Simplemente se está agregando a algo. Sabemos que no está desapareciendo debido a la ley de conservación de la masa y la energía. ¿Se está convirtiendo en masa y haciendo que el agujero negro sea más grande, o la energía misma está agregando a su gravitón todas las ondas? Esta es mi teoría No sé si es correcto o no, pero no podemos violar la ley de conservación de la masa y la energía.

La luz que entra en el agujero negro permanece allí, estás en lo correcto.

Dado que un agujero negro es parte del Universo, la energía en el agujero negro cuenta como parte del balance de energía total de los Universos. Por lo tanto, el Universo no pierde energía en un agujero negro.