Si la velocidad de escape de un agujero negro es la velocidad de la luz, ¿por qué la luz no puede escapar de ella?

Agujeros negros y la velocidad de la luz

Es casi seguro que existen los agujeros negros, y una de sus propiedades básicas es que atrapan la luz. Sin embargo, también es cierto que nada excede la velocidad de la luz. De hecho, la predicción teórica de los agujeros negros se debe a la Teoría General de la Relatividad, que se basa en el principio de que la velocidad de la luz en el vacío es constante. La analogía de una bola de cañón que cae de regreso a la Tierra con la captura de luz en un agujero negro es cruda y sugestiva que no es correcta en un nivel fundamental (por un lado, la bola de cañón tiene masa, pero la luz no; gira que esta diferencia es crítica, porque las partículas sin masa DEBEN viajar a la velocidad de la luz, pero las partículas masivas NO PUEDEN viajar a la velocidad de la luz).

Para comprender completamente por qué un agujero negro puede atrapar la luz, pero la luz siempre viaja a velocidad constante, se requiere una comprensión de la teoría general de la relatividad, pero el punto esencial es que el agujero negro curva el espacio-tiempo sobre sí mismo, de modo que todos los caminos en el El interior del agujero negro conduce de nuevo a la singularidad en el centro, sin importar en qué dirección vaya (una analogía en dos dimensiones es que no importa en qué dirección vaya en la superficie de la Tierra en una “línea recta” (lo que los matemáticos llaman una “geodésica” o un “gran círculo”), nunca escapas de la Tierra sino que vuelves al mismo punto. Imagina extender esa analogía a las 4 dimensiones del espacio-tiempo y tienes una explicación aproximada de por qué la luz viaja a la velocidad de la luz, pero No puede escapar del interior de un agujero negro.

No es que la velocidad de escape de un agujero negro sea exactamente igual a la velocidad de la luz. Si ese fuera el caso, la luz podría escapar de él.

Normalmente, la velocidad de escape de un agujero negro no solo ha alcanzado la velocidad de la luz, sino que la ha excedido. No hay límites establecidos para la contracción de un cuerpo que se convierte en un agujero negro y, por lo tanto, la contracción no se detendrá necesariamente cuando la velocidad de escape alcance la velocidad de la luz. El colapso gravitacional (contracción) se detendrá solo cuando las fuerzas de gravedad opuestas (haciendo que el cuerpo se contraiga) y la presión interna (resistencia a la contracción) estén equilibradas. A medida que el cuerpo se contrae, aumenta la presión interna que resiste la contracción y también aumenta la gravedad. Aún así, llega un punto en que la fuerza de la presión interna logra detener la contracción. En este punto las fuerzas están equilibradas.

Los diferentes agujeros negros pueden tener diferentes velocidades de escape dependiendo de su masa, y la razón por la que todos se llaman agujeros negros, es que todas estas velocidades son mayores que la velocidad de la luz.

La velocidad de escape es igual a la velocidad de la luz solo en la superficie (es decir, el horizonte de eventos). La luz puede escapar si no cruza esta superficie. Pero una vez que la luz pasa el horizonte de eventos, aumenta la velocidad de escape. Esto se debe a que la velocidad de escape es proporcional a la distancia entre el centro de masas de los dos objetos. Disminuya la distancia, y la velocidad de escape aumentaría.

Es por eso que la luz no puede escapar de un agujero negro una vez que ha pasado el horizonte de eventos .
Saludos 🙂

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Según la TEORÍA GENERAL DE LA RELATIVIDAD, la fuente de la fuerza gravitacional no es solo MASA sino también ENERGÍA. Entonces, como la luz no tiene masa pero tiene energía, puede producir fuerza gravitacional o puede ser influenciada por ella. Esta es la razón por la cual la luz se ve afectada por la gravedad. Pero para doblar la luz necesitas un tirón gravitacional muy, muy fuerte, que las estrellas tienen los agujeros negros.

Veamos que hay una cierta distancia desde el agujero negro (que en sí mismo tiene un tamaño de punto que llamamos SINGULARIDAD) a la que la velocidad de escape es la velocidad de la luz. llamamos a esa distancia como SCHWARZSCHLD RADIUS. También puede ver la luz que orbita alrededor del agujero negro a cierta distancia del agujero negro, que los físicos llaman FOTOSFERA.

Es un error pensar que la velocidad de la luz es la velocidad de escape en un agujero negro. Los agujeros negros no tienen velocidad de escape. Si algo cruza el horizonte de eventos, permanece dentro de él y nunca regresa, incluida la luz.

Si la velocidad de escape de un objeto es igual o superior a la velocidad de la luz, ese objeto ya no será observable ya que no puede escapar información. Esto se puede definir simplemente como un agujero negro.
Para una masa dada de un objeto, si tiene una velocidad de escape igual a la de la luz, entonces el radio correspondiente a esa masa dada se conoce como Radio de Scwarzschild. Entonces, cualquier objeto que tenga Scwarzschild Radius se conoce como Black Hole.
Aunque los fotones no tienen masa, todavía están afectados por la gravedad. La razón por la que nada puede escapar de un agujero negro es porque dentro del horizonte de eventos, el espacio se curva a un punto donde todas las direcciones apuntan hacia adentro. La velocidad de escape cerca del horizonte de eventos de un agujero negro es mayor que la velocidad de la luz. Por lo tanto, la luz no puede escapar de un agujero negro.

Para que un objeto escape de la atracción gravitacional de un cuerpo celeste, necesita viajar más rápido que la velocidad de escape.
Como has notado correctamente, la velocidad de escape de un agujero negro es la velocidad de la luz.
Sin embargo, la teoría de la relatividad de Einstein prohíbe velocidades superiores a la de la luz.
Por lo tanto, un agujero negro se convierte con seguridad en una región de la que nada puede escapar.

Actualización: Más tarde supe que se había propuesto que la luz realmente entra en órbita alrededor de un agujero negro; y como nada de eso se refleja en tus ojos, no ves nada. Sin embargo, si se acercara al agujero negro lo suficientemente cerca, vería la luz que había estado orbitando a su alrededor durante años y años, algo así como un extraño flashback de eventos que ocurrieron cerca y cuya luz había sido desafortunada. suficiente para terminar atrapado allí, orbitando el agujero negro para siempre. Sin embargo, esto aparentemente ocurre en un espacio de dimensiones superiores, pero no podemos estar seguros hasta que nos acerquemos lo suficientemente cerca.

¿Algun voluntario? 😛