¿Por qué la luz no puede escapar de la gravedad del agujero negro si su velocidad es constante, es decir, no se puede desacelerar?

Debido al principio de equivalencia [1], pararse en la superficie de un planeta y acelerar es igual.

Lejos de los cuerpos masivos, la aceleración apropiada fija conduce a una trayectoria hiperbólica en el diagrama espacio-tiempo [2]. La asíntota de esta hipérbola es diagonal (se acerca a la velocidad de la luz).

Si imagina esta hipérbola, puede ver que si dispara un rayo de luz hacia el objeto acelerado más allá de cierta distancia, nunca lo alcanzará. Este es el horizonte Rindler [3], más allá de él no llega la luz. Si acelera con ‘a’, el horizonte de Rindler está en “c ^ 2 / a” detrás de usted.

El horizonte de eventos del agujero negro es análogo a esto. Si pasa el cursor sobre un agujero negro, se encuentra en un marco de referencia acelerado, por lo que Rindler-horizon existe en el horizonte de eventos (utilizando la métrica de schwarzschild [4]).

Rindler-horizon desaparece si el observador detiene la aceleración. El observador cerca de un agujero negro detiene la aceleración si comienza una caída libre hacia el agujero negro, su movimiento se vuelve inercial, por lo que el horizonte de eventos también debería desaparecer. Pero como la gravedad no es uniforme, el horizonte de sucesos no desaparecerá, sino que permanecerá bajo el observador a medida que caiga.

Otra vista con la geometría del espacio-tiempo [5] [6] :

Los agujeros negros afectan la estructura causal del espacio-tiempo de tal manera que todos los conos de luz futuros dentro de un agujero negro se encuentran dentro del horizonte de eventos del mismo.

Aunque los fotones no tienen masa, tienen energía y tienen que obedecer la geometría de un espacio-tiempo curvo. Dado que todo el futuro se encuentra dentro del horizonte de eventos, los fotones quedan atrapados dentro del agujero negro. [7]

Por eso es que la Luz (también conocida como Fotones) no puede escapar de la gravedad de los agujeros negros. [8] [9]

Notas al pie

[1] Principio de equivalencia – Wikipedia

[2] Espacio-tiempo – Wikipedia

[3] Coordenadas de Rindler – Wikipedia

[4] Métrica de Schwarzschild – Wikipedia

[5] Porque allí somos capturados: la geometría del espacio-tiempo

[6] ¿Cuál es la geometría del espacio-tiempo? – Introducción

[7] Espacio-tiempo

[8] ¿Por qué no puede escapar la luz de un agujero negro clásico?

[9] ¿Por qué la luz no puede escapar de un agujero negro?

Descargo de responsabilidad: no es un experto.

No es que la luz no tenga suficiente energía para superar la gravedad del agujero negro.

En ausencia de gravedad, una línea dibujada en el espacio-tiempo parece una línea recta.
Pero a medida que aumenta la gravedad en una región (= el espacio-tiempo mismo se dobla), y la “línea recta” se convierte en una “curva”. La luz trata de ir en línea recta pero para un observador externo parece doblarse alrededor del objeto. Esta es la lente gravitacional. No es como una fuerza newtoniana que TIRA LA LUZ. En cambio, la definición de línea recta en la región define su trayectoria recta como curva.

A medida que un objeto se vuelve más y más masivo y se convierte en un agujero negro, la ‘línea recta’ se vuelve más y más curva. Y más allá de un punto, la ‘línea recta’ en la región es tan curva que no sale de la región y continúa curvándose allí. No tiene puntos finales fuera del agujero negro. es decir, no importa cuánto tiempo viaja la luz a lo largo de la línea recta, nunca saldrá del horizonte de eventos del agujero negro porque la definición de ‘línea recta’ en la región no lo permite. Así la luz no puede escapar de un agujero negro.

Los “Trazados de línea recta” en el espacio-tiempo curvo se llaman geodésicos. Puedes buscar más usando esa palabra.

PD: alguien, corrígeme si estoy equivocado sobre algún punto.

La respuesta realmente rigurosa es que esto tiene que ver con la forma en que el espacio-tiempo se dobla dentro de un agujero negro. Si te sientas y haces los cálculos, obtienes el resultado contrario a la intuición de que para un observador dentro del agujero negro, percibirá que la luz se aleja de ellos a la misma velocidad constante de siempre, y sin embargo, un observador fuera del negro el agujero nunca lo verá escapar.

Una forma de tratar de controlar lo que está sucediendo es recordar que, desde el punto de vista de la relatividad general, no hay diferencia entre la aceleración y la gravedad. Entonces, puedes imaginar el horizonte de eventos acelerándose a medida que pasas dentro de un agujero negro. Como se está acelerando lejos de ti, es completamente posible que la luz siga viajando a una velocidad constante hacia ella y, sin embargo, nunca la alcance.

Proviene de la comprensión básica de la velocidad de escape.

Imagine una piedra que viaja a una velocidad constante de 10 m / s, aunque no tenga un efecto de desaceleración, aún así no puede escapar de la gravedad de la Tierra. De la misma manera, la luz no puede escapar de la gravedad del agujero negro.

La “velocidad de la luz” solo es constante en los marcos de referencia cerca del observador.

La gravedad lo arruina.

Pongo “velocidad de la luz” entre comillas, porque en realidad solo es constante en el espacio-tiempo plano local si definimos la medida como la velocidad de las modulaciones en un haz similar a un lápiz, y solo medimos a lo largo del eje del haz, en el vacío, y puede ignorar la expansión de energía oscura, etc., etc., por ejemplo.

No hay caminos en el futuro cono de luz que se crucen que se crucen con el horizonte de eventos. En cierto sentido, el horizonte de eventos no existe causalmente para la solución interior.

Porque no existen, entonces no hay nada que superar. Es una pieza faltante en la teoría.

Singularidad gravitacional

“Muchas teorías en física tienen singularidades matemáticas de un tipo u otro. Las ecuaciones para estas teorías físicas predicen que la bola de masa de cierta cantidad se vuelve infinita o aumenta sin límite. Esto generalmente es un signo de una pieza faltante en la teoría, como en la catástrofe ultravioleta, la renormalización y la inestabilidad de un átomo de hidrógeno predicho por la fórmula de Larmor “.

La pieza que falta es plasma en un universo de plasma al 99%. Pero dado que intentan aplicar la física incorrecta para el 99% del universo, requieren suposiciones ad-hoc del 96%. Ningún físico de plasma en ningún laboratorio de plasma utiliza nada más que física de partículas y teoría electromagnética para describir el comportamiento del plasma. Pero como la física del plasma ni siquiera requiere lectura en astronomía, puede comenzar a comprender por qué la tratan igual que los sólidos, los líquidos y los gases. Comprenda ahora que ni siquiera es necesario leer en un universo de plasma al 99%. Ve a resolver eso.

Una vez que comience a usar la física correcta, esas explicaciones ad-hoc se desvanecerán. Vea 2:20 en la línea de tiempo, aunque debería ver el video completo de 5 minutos.

No es plasma orbitando una masa de punto de volumen cero de densidad infinita, sino plasma orbitando un centro electromagnético común. Pero los cosmólogos que nunca han puesto un pie en un laboratorio de plasma siguen intentando martillar la física incorrecta para el estado incorrecto de la materia, y por lo tanto requieren esas explicaciones ad-hoc.

Una vez que algo, incluida la luz, pasa del disco de acreción al horizonte de eventos de un agujero negro, no puede regresar. Esto se debe a que la inmensa gravedad del agujero negro está doblando el espacio-tiempo hacia la singularidad en su centro. La inclinación, por así decirlo, es tan empinada en el horizonte de eventos que nada puede superar la gravedad. Piensa en ello como una cascada. Todo está bien mientras estás en el río, pero una vez que pasas el borde, no hay vuelta a la cima

Recibiste una información errónea de que la velocidad de la luz es constante. Sus diferentes velocidades son

* vacío 300000 km por segundo

* vidrio 150000 km por segundo

* plasma denso 100000 km por segundo

Esto indica que la velocidad de la luz disminuye con el aumento de la densidad.

Ahora imaginemos la densidad de los agujeros negros. Millones de estrellas se derrumbaron en un espacio muy pequeño. La densidad de los agujeros negros es de alrededor de 6 * 10 ^ 18 kg por metro cúbico, es similar a mantener la tierra dentro de una caja de dimensiones de un metro.

Muy grande no lo es. Entonces, la velocidad de la luz se acerca a un valor muy pequeño más cercano a cero. Por lo tanto, no pudimos ver la luz de los agujeros negros.

La velocidad gravitacional o los agujeros negros es mayor que la velocidad de la luz y, por lo tanto, cuando arrojas un rayo de luz desde el agujero negro, no tendrá suficiente velocidad de escape. 🙂
Por lo tanto, la luz no puede escapar de los agujeros negros y no la vemos.

Los agujeros negros tienen tanto poder para absorber que ni siquiera la luz puede escapar. Según la investigación sobre los agujeros negros en relación con la relatividad, ninguna masa o materia puede escapar de su atracción una vez que ingresa al horizonte de eventos.