¿Cómo funciona el tiempo en un agujero negro masivo?

El tiempo “funciona” exactamente de la misma manera dentro del horizonte de eventos que fuera, con una diferencia crucial. La singularidad no es un lugar en el que te atraigan. La singularidad es un momento futuro en el tiempo y, como tal, es inevitable.

El tiempo que tomará para usted depende de a) el tamaño del agujero negro (cuanto más masivo es, más tiempo tiene) yb) de cuánto lucha. Es decir, si lucha (realice cualquier aceleración en cualquier dirección), el tiempo medido por usted para alcanzar la singularidad será menor que el tiempo medido por un observador inercial (sin aceleración).

Esta vez, por cierto, es muy corto. Es una fracción de milisegundo para un agujero negro estelar, y no más de unos cientos de segundos, incluso para un agujero negro supermasivo como el que está cerca del centro de nuestra Vía Láctea. Entonces no, no morirás de vejez.

En realidad, morirás de una muerte bastante desagradable mucho antes de que alcances la singularidad, ya que serás destrozado por las fuerzas de marea gravitacionales. De hecho, excepto por el mayor de los agujeros negros supermasivos, las fuerzas de marea son lo suficientemente grandes como para matarte incluso antes de que alcances el horizonte de eventos.

Y luego es una cuestión de si el horizonte de eventos puede ser alcanzado … la propuesta del “firewall” del agujero negro sugiere que no puede, que a medida que se acerca al horizonte de eventos, es golpeado por una explosión de radiación (billones de años de radiación de Hawking) comprimido en una fracción de segundo) que te incineraría.

Si bien los textos se refieren al efecto de la gravedad como tiempo y espacio “de flexión” (muchos solo como tiempo de flexión), lo que en realidad sucede de manera medible es que el espacio-tiempo se dilata (estira).

Como evidencia de la dilatación del tiempo, observo que los relojes más profundos en un pozo de gravedad funcionan más lentamente. La diferencia en la velocidad es proporcional a la inversa del cambio en la frecuencia del haz de luz debido al cambio de energía potencial gravitacional entre los dos puntos.

En Relatividad (experimentos del mundo real y del pensamiento), la forma de medir la distancia es medir el tiempo requerido para que un haz de luz viaje entre dos puntos. Uno podría enviar un pulso láser hacia un reflector de cubo de esquina y medir el tiempo de ida y vuelta, multiplicar por c (3 × 10 ^ 8 m / s) y luego dividir por 2 para obtener la distancia.

Como evidencia de la dilatación del espacio, observo que el retraso de Shapiro muestra que la distancia medible entre dos puntos aumenta si una masa se interpone entre ellos.

El modelo de “lámina de goma” de pozos de gravedad en el espacio-tiempo es consistente con las mediciones relativistas, pero implica una dimensión adicional (grado de libertad) en la cual una región cerrada del espacio-tiempo, como una esfera que encierra un pozo de gravedad, puede expandirse más allá del volumen euclidiano correspondiente.

Tenga en cuenta que tanto la dilatación del tiempo como del espacio son proporcionales a la diferencia en la energía potencial gravitacional. Además, tenga en cuenta que la diferencia en la energía potencial gravitacional entre cualquier (es decir, cada) punto en el espacio-tiempo y un horizonte de eventos (por ejemplo, un agujero negro de Schwarzschild o “colapso gravitacional”) es infinita. Una interpretación estrictamente relativista de un colapso gravitacional produciría que la masa caiga en un estado cada vez más denso (más comprimido) en el pozo de gravedad, pero como el límite de Schwarzschild para cualquier región (en realidad, no es el radio sino el área de la superficie lo que limita la masa total contenido por cualquier volumen) se acerca, el espacio-tiempo se dilata geométricamente. Por esta razón, los agujeros negros no tienen fondo.

Algunos se quejarían de que describiera cambios en el espacio-tiempo cuando, por definición, el espacio-tiempo no puede cambiar. Pero, sabes a lo que me refiero. Dos puntos en el espacio con puro vacío entre ellos. Medir la distancia. Pon un planeta entre los puntos. Imagina un agujero a través del planeta para que los dos puntos puedan verse entre sí. Un haz de luz mostrará que la distancia entre los puntos es mayor. Esto no es una ilusión. Esto es real.

Mi argumento final es más directo. El “retraso de Shapiro” es un retraso de tiempo debido a un pozo de gravedad. Esto tiene mucho sentido si piensas en un haz de luz como una serie de ondas. Una serie continua de ondas, como un rayo láser, dejará un pozo de gravedad con el mismo número de ondas que entrar. Debido a que la longitud de onda se acorta, se desplaza hacia el azul, en un haz de luz que desciende hacia un pozo de gravedad (y, de igual manera, se desplaza hacia el rojo al regresar), el camino total implicará más ciclos de ondas de luz. Este cambio en la longitud de onda y la frecuencia está en proporción directa a la diferencia en la energía potencial gravitacional (suponiendo que los puntos permanecen estacionarios WRT entre sí y la trayectoria de la luz es el vacío). Suponiendo que la velocidad de la luz, medida localmente, siempre es c, entonces la única forma de que la luz tome más tiempo para atravesar un camino (en vacío) es aumentar la longitud del camino.

Vale la pena señalar que la métrica de Schwarzschild para horizontes de eventos de agujero negro, Radio / Masa = 2G / c ^ 2 = 1.485 × 10 ^ (- 27) m / kg da la relación de radio a masa como una constante. Esto significa que los agujeros negros no tienen la misma densidad. Cuanto más grandes son, menos densos son.

Debido a que la diferencia en la energía potencial entre cada punto en el espacio y cualquier horizonte de eventos es infinita, la dilatación del espacio-tiempo en un colapso gravitacional debe aproximarse a infinito fuera del EH. No se puede formar EH en tiempo finito. Einstein tenía razón en que los horizontes de eventos son imposibles.

Cuando habla sobre el interior de un agujero negro, simplemente no conocemos la física dentro del horizonte de eventos. En cuanto a su pregunta, el tiempo se ralentiza significativamente cerca de un agujero negro. El horizonte de sucesos es el punto en un agujero negro donde el tiempo se vuelve infinitamente lento para un observador externo, observando la nave espacial que cae en el agujero negro. En términos más simples, si uno observara una nave espacial cayendo en un agujero negro, parecería que estaba tardando una eternidad. Pero este no es el caso con las personas que caen en el agujero negro, para ellos no sería así, para ellos, el tiempo también se dilataría, pero todo depende del tamaño del agujero negro, si era un agujero negro supermasivo, entonces sí, puede ser para que la (s) persona (s) en la nave espacial mueran de edad o mueran de hambre incluso antes de llegar al horizonte de eventos.

La teoría de Einstein sobre la dilatación del tiempo gravitacional:

Por esta ecuación es evidente que más masa de un cuerpo más gravedad posee y, por lo tanto, más dilatación del tiempo o disminución del tiempo a su alrededor.

Dado que cualquier respuesta que reciba a esta pregunta es completamente teórica y sin una base sólida de hecho, le ofreceré una respuesta diferente.

El cosmos no es de naturaleza sobrenatural. El espacio no existe de una manera que le permita deformarse o curvarse, no hay una cuarta dimensión espacial, y el tiempo tampoco existe para acelerar o ralentizar, y el tiempo especialmente no puede fluir en reversa.

Dado lo único que sabemos sobre los agujeros negros, que son los objetos celestes que tienen el campo gravitacional más grande, podemos decir que son los objetos celestes más masivos … lo cual no es necesariamente así, pero es muy probable que sea entonces. Esto no requiere que sean sobrenaturales de ninguna manera, y podemos pensar en ellas como estrellas de neutrones particularmente masivas. Quizás mucho más denso que una estrella de neutrones, pero no necesariamente. Cualquier cosa adicional que se diga sobre los agujeros negros es una especulación ciega, y debe tomarse con un grano de sal.

Supondría que la “negrura” de los agujeros negros se debe solo a su mayor densidad, que está más allá de un punto crítico de densidad, de modo que generan tanta fuerza gravitacional a partir de un volumen tan inusualmente pequeño que tienen el efecto de prevenir el Emanación de luz. Y podría haber fácilmente diferentes tipos de agujeros negros, ya sea a través de diferentes niveles de densidad extrema, o mediante un giro masivo en línea o fuera del eje en diversos grados desde su dirección de desplazamiento, o a través de diferentes tipos de vibración / oscilación volumétrica .

No hay razón para suponer que los agujeros negros tengan cualidades particularmente inusuales. No debe esperar que haya algún tipo de “vórtice de tiempo” cerca de un agujero negro. Y casi con certeza no existe tal cosa como “dentro” de un agujero negro, simplemente se impactaría en su superficie y se convertiría en una pequeña capa de partículas fundamentales.

Bueno, en el caso de alguien volando en un barco hacia un agujero negro, en lo que respecta a todos en el barco, el tiempo no se ralentiza en absoluto. La dilatación del tiempo solo funciona en relación con otros marcos de referencia. Entonces, digamos que alguien está volando el Barco 1 hacia el agujero negro y alguien en el barco 2 está orbitando a una distancia segura del agujero negro observando el barco 1. A medida que el barco 1 se acerca al agujero negro, el tiempo todavía se sentiría como si estuviera pasando normalmente a todos en el barco 1. Es solo si la nave 1 gira y compara los relojes con la nave 2 que vería una discrepancia. El reloj del barco 1 podría decir que solo habían pasado unos minutos, pero el barco 2 podría decir que habían pasado horas. Ninguno de los dos estaría equivocado, el tiempo se movió a ritmos diferentes para ambos, ya que el barco 1 estaba bajo la influencia de la gravedad intensa de los agujeros negros.

Ahora, si la nave 2 observaba cómo la nave 1 se acercaba al agujero negro, la nave 1 parecería comenzar a moverse más y más lentamente a medida que se acercaba más y más al agujero negro. La gravedad haría que cualquier luz proveniente del barco 1 comenzara a desplazarse hacia el rojo hasta que finalmente la luz cambiara a frecuencias que simplemente no son posibles de observar, pero supongamos que el barco 2 tenía otra forma de monitorear la posición del barco 1 para este escenario. Según el barco 2, el barco 1 nunca cruzaría el horizonte de eventos. El tiempo en el barco 1 se movería mucho más lento que el tiempo en el barco 2 (y se ralentizaría constantemente a medida que el barco 1 se acercara más y más) que el barco 1 nunca cruzaría el horizonte de eventos sin importar cuánto tiempo esperara el barco 2.

Para las personas en el barco 1, las cosas serían diferentes. Para ellos, nada cambiaría mucho. Cruzarían el horizonte de sucesos como si nada hubiera cambiado (excepto por la gravedad extrema), y entonces probablemente sucedería una de dos cosas. Chocarían contra una pared de plasma y morirían casi al instante, o experimentarían una intensa espaguetización (palabra real, por cierto) y muy rápidamente serían desgarrados en una corriente de plasma caliente de un átomo de ancho gracias a la gravedad intensa. Aunque el barco 2 nunca vería que eso suceda, sucederá muy rápidamente a todos en el barco 1.

La gente ya dio excelentes respuestas a su pregunta, así que no voy a decirlo de nuevo. En cambio, me gustaría hacer un punto importante sobre la gravedad.

La gravedad, ya sea que la consideres una fuerza newtowniana o una curvatura espacio-temporal, te hace experimentar aceleración. Ya sea acelerado por una fuerza gravitacional o acelerado por una caída libre a lo largo de la curvatura en el espacio-tiempo.

La aceleración es lo que te hace experimentar dilatación del tiempo, donde el tiempo se experimenta de manera diferente dependiendo de sus marcos de referencia, en este caso la distancia desde el agujero negro gravitante.

Ahora bien, ¿cuál es mi punto?

Cuando piensas en la nave espacial entrando en el agujero negro, también podrías pensar en la nave espacial acelerando cada vez más rápido y cómo se experimentaría eso. No envejecerías increíblemente rápido ni experimentarías el tiempo de manera diferente. Experimentarías exactamente las mismas cosas que cuando aceleras en cualquier otro lugar.

Bueno … Excepto que en realidad nunca podrías entrar en el horizonte de eventos sin morir de un millón de maneras horribles.

La física no puede responderte sobre qué hay dentro del evento Horizon. no hay leyes válidas de espacio-tiempo allí

En cuanto al área alrededor del agujero negro, en el que los cuerpos giran demasiado rápido, casi la velocidad de la luz, o al menos una buena parte de ella, el tiempo se vuelve más lento para el objeto giratorio de acuerdo con la relatividad general, de modo que el universo envejece más de el objeto, que se conoce como la [paradoja gemela – Wikipedia]

pero en realidad no puede, porque el SMBH más cercano está viajando alrededor de 10000 años luz, lo que significa millones de años de viaje. el otro problema es que hay un campo electromagnético muy fuerte y gases calientes alrededor del SMPH que literalmente se derretirán antes de llegar allí

El tiempo experimentado en el interior de un agujero negro es exactamente como es mientras lee esta oración.

En cuanto a la cantidad de tiempo que le queda después de ingresar a un agujero negro, una regla general razonable es de 10 microsegundos por cada agujero negro de masa solar, o

[math] \ tau = 10 \ mu s \, \ dfrac {M_ {BH}} {M_ {Sun}} [/ math]

Los otros detalles dependen del tipo de geometría considerada y de los detalles de la cinemática del observador en caída.

Se rebobina. Debido a que vas muy rápido, el tiempo se está rebobinando. Sufriría una espaguetización, y el tiempo se ralentizaría en los marineros en movimiento, debido a la relatividad. Pero antes que nada, es rápido, no solo el tiempo del agujero negro se ralentiza, sino también el del barco. Pero puedes viajar en el tiempo a través de un agujero de gusano en la singularidad