El horizonte de eventos de un agujero negro representa el límite en el espacio-tiempo entre eventos (dentro del horizonte) que no pueden enviar señales al universo distante, versus eventos (fuera del horizonte) que sí pueden.
Históricamente, el concepto del radio de Schwarzschild se desarrolló mucho antes de que se supiera que los agujeros negros eran posibles. En 1916, solo un mes después de la publicación de la teoría de la relatividad general de Einstein, Karl Schwarzschild obtuvo la primera solución exacta a las ecuaciones de campo de Einstein (además de la solución trivial del espacio plano). El elemento de línea para la métrica Schwarzschild tiene la forma
[matemáticas] c ^ 2 \, {d \ tau} ^ {2} = \ left (1 – \ frac {r_ \ mathrm {s}} {r} \ right) c ^ 2 \, dt ^ 2 – \ left (1- \ frac {r_ \ mathrm {s}} {r} \ right) ^ {- 1} \, dr ^ 2 – r ^ 2 \ left (d \ theta ^ 2 + \ sin ^ 2 \ theta \, d \ varphi ^ 2 \ right), [/ math]
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La métrica de Schwarzschild exhibe singularidades matemáticas en [matemática] r = 0 [/ matemática] y [matemática] r = r_s [/ matemática] donde la ecuación “explota”. Hubo consenso general de que la singularidad en [matemática] r = 0 [/ math] representa una singularidad física de buena fe . Pero durante años, hubo una considerable confusión acerca de lo que significa la singularidad en [math] r = r_s [/ math].
Ahora entendemos que dado un agujero negro sin rotación y sin carga, el radio de Schwarzschild representa el radio del horizonte de eventos.
[matemáticas] r_s = \ frac {2 MG} {c ^ 2} [/ matemáticas]
Un agujero negro giratorio posee una estructura considerablemente más compleja que un agujero no giratorio.
Roy Kerr descubrió la solución exacta para un agujero negro giratorio sin carga en 1963, mientras que la solución para un agujero negro giratorio cargado fue descubierta por Kerr y Newman en 1965. Rodeando el agujero negro está la ergosfera, una región donde la intensidad el arrastre de fotogramas es tan grande que incluso la luz no puede oponerse al arrastre en la dirección de la rotación del agujero negro.
Se distinguen dos horizontes de eventos.
El horizonte de eventos externo, como el horizonte de eventos de un agujero negro no giratorio, representa el límite en el espacio-tiempo entre eventos que no pueden enviar señales al universo distante, frente a eventos que sí pueden.
El horizonte de eventos interno es un horizonte de Cauchy. Dentro del horizonte de Cauchy, son posibles curvas cerradas de tiempo, lo que lleva a preguntas sobre el viaje en el tiempo y la violación de la causalidad. Dentro del horizonte interior hay una singularidad de anillo desnudo y un agujero de gusano transversable. Se cree que los horizontes de Cauchy son inherentemente inestables. Además, el tensor de tensión-energía diverge en el horizonte interno, lo que presumiblemente debería evitar que se desarrollen realmente curvas cerradas en forma de tiempo.
Diagrama del límite estático (ergosfera) y los horizontes de eventos interno y externo de un agujero negro giratorio. “a” es el parámetro Spin del agujero negro giratorio; con un parámetro de giro bajo, la ergosfera converge a un elipsoide, mientras que con un parámetro de giro alto se asemeja a una forma de calabaza. Los ejes están en unidades de GM / c². Si a = 0, el diagrama se reduce a Schwarzschild. Fuente: Ergosfera y horizontes de eventos de un agujero negro giratorio.gif – Wikipedia
Horizontes de eventos y ergosferas externas e internas de un agujero negro giratorio, que ilustran la singularidad del anillo en la curva ecuatorial de la ergosfera interna. Retocado de: Kerr-Surface.png – Wikimedia Commons
