Esto tiene que ver con la perspectiva y la relatividad de la simultaneidad. Primero, imaginemos que tenemos dos observadores Alice y Oliver en dos planetas distantes que no se mueven mucho entre sí, por lo que la distancia entre ellos es constante. Alice y Oliver sincronizaron sus relojes intercambiando algunos rayos de luz y saben qué hora es. Alice sabe que todos los días a las 5 en punto Oliver bebe su té, por lo que a pesar de que no puede verlo instantáneamente (la luz necesita tiempo para pasar de Oliver a Alice), cuando son las 5:00 en el reloj de Alice, sabe que Oliver está bebiendo su té ahora. Podemos dibujarlo en un gráfico de espacio-tiempo como este:
Alice y Oliver no se mueven en el espacio, solo en el tiempo, por lo que sus trayectorias en el espacio-tiempo parecen líneas rectas que suben. Todos los eventos (puntos en el espacio-tiempo) simultáneos al evento de que Alice tenga las 5:00 en su reloj forman una línea horizontal aquí (porque solo se dibuja 1 dimensión del espacio en esta tabla, en el mundo real que sería un hiperplano 3d “es decir, nuestro espacio habitual tomado en algún momento).
Ahora imagina que otro observador, Charlie, a las 5:00 pasa junto a Alice, alejándose de Oliver. Charlie ajustó su reloj para que cuando pase a Alice sean exactamente las 5:00 en sus dos relojes. Ahora entra en juego la relatividad especial y nos recuerda que para mantener las leyes de la física funcionando para todos, la velocidad de la luz debe ser la misma para Alice y Charlie y eso requiere que el cambio del marco de referencia de Alice al de Charlie se haga usando transformaciones de Lorentz que parecen mucho como rotación en el espacio-tiempo. La trayectoria de Charlie parece una línea que sube y un poco hacia un lado. En su propio marco de referencia, no se mueve, por lo que esta línea está “arriba” para Charlie. Lo que es más interesante e importante, es que el conjunto de eventos que son simultáneos a Charlie cuando pasa a Alice también es una línea (hiperplano) en el espacio-tiempo, pero no es paralela a la línea de Alice, se rota en el mismo ángulo que su ” línea de tiempo “pero en dirección opuesta:
Esta rotación del plano de eventos que se consideran “ahora” para un observador en movimiento es el efecto directo de la relatividad especial y las transformaciones de Lorentz. Lo que significa es que, aunque Alice y Charlie están de acuerdo cuando se encuentran, ahora son las 5:00, cuando piensan que lo que está sucediendo ahora con Oliver sus respuestas son diferentes: Alice dice que ahora son las 5:00 en el reloj de Oliver y él comienza a beber su té. Charlie dice que no, ahora son solo las 4:55 para Oliver y su agua aún no está hervida. Luego imagina que pasa otro observador en el mismo lugar y hora, Bob:
Bob se mueve hacia Oliver y su trayectoria se inclina hacia Oliver. Su plano de eventos simultáneos también gira, esta vez en dirección diferente. Cuando son las 5:00 en el reloj de Bob (sincronizado con Alice y Charlie) para Bob, ahora son las 5:08 en el reloj de Oliver y Bob dice que Oliver ya ha terminado su té. Esta es la relatividad de la simultaneidad. Cuando se habla de lugares distantes, qué parte de su historia es “ahora” depende de nuestro propio marco de referencia. Aquí 3 observadores diferentes, estando en el mismo lugar en el espacio y el tiempo pero moviéndose con diferentes velocidades tienen diferentes nociones de lo que está “ahora” en el lugar de Oliver. No es que el tiempo de Oliver vaya más lento o más rápido, es solo cuestión de perspectiva. (en realidad, Charlie y Bob dirán que los relojes de Oliver y Alice funcionan más lentamente, y viceversa, pero ahora no es muy importante) ¿Oliver “realmente” ha terminado su té o no? La respuesta será diferente para diferentes observadores.
- ¿Podrían dos agujeros negros que colisionan o interactúan dejar de ser agujeros negros al arrojar suficiente masa a través de ondas gravitacionales?
- ¿Alguna vez entenderemos los agujeros negros?
- ¿Qué es el ringdown de fusión de agujeros negros?
- ¿Qué tan pequeña es la densidad necesaria para que el universo colapse en un agujero negro?
- ¿Qué es la radiación de Hawking? ¿Es este un chorro que emite un agujero negro?
Ahora entra en juego la relatividad general y dice que los objetos masivos forman la curva espacio-tiempo. Esto significa que los conjuntos de eventos simultáneos ya no son líneas o hiperplanos, sino que también se vuelven curvos.
En realidad, la noción misma de “ahora” y “simultáneo” se vuelve mucho más difícil de definir. En primer lugar, no tienen ningún sentido sin un marco de referencia elegido, como has visto anteriormente. Un enfoque es decir que si soy un observador en algún punto del espacio, que dos eventos, X metros a la izquierda de mí y X metros a la derecha de mí son simultáneos si la luz de ellos me llega al mismo tiempo . Porque esto es lo que puedo medir con confianza: lo que sucede aquí, en qué orden. Y si se utiliza esta noción de simultaneidad, resulta que la luz cerca de un objeto masivo se mueve más lentamente (en mi marco de referencia), por lo que necesita más tiempo para obtener X metros desde un lugar más cercano al agujero negro que desde un lugar X metros más lejos del agujero negro, por lo que los eventos considerados “ahora” deberían estar más lejos de mí en el tiempo en lugares cercanos al agujero negro (aquí la terminología se vuelve confusa, estos eventos están “en el pasado” en mi sistema de coordenadas pero están “ahora” en términos de causalidad ) Y ahora, si te mueves mentalmente en el espacio-tiempo curvado horizontalmente (t = const) hacia el agujero negro, pasas a través de “hiperplanos” curvos que se convertirán en “ahora” para algún observador externo más tarde y más tarde, y cuando alcances el horizonte de eventos, hay no existe tal evento en el futuro de ese observador que sea simultáneo a este punto en el horizonte de eventos, ningún “plano de eventos simultáneos” pasa por estos dos puntos. Lo que significa que si algún astronauta cae en un agujero negro, diferentes puntos de su historia se vuelven simultáneos a puntos posteriores y posteriores de la historia del observador externo y donde el astronauta llega al horizonte, no existe ese “plano” de simultaneidad que lo atraviesa a él y al observador, así que este momento nunca llega para el observador externo, pero sucede bastante rápido para el astronauta. Se trata de perspectiva. Se trata de la relatividad del “ahora”.
Espero que la respuesta a su pregunta original se vuelva más clara ahora: en el marco de referencia de algún observador externo, nada ha caído en un agujero negro todavía. El agujero negro ni siquiera existe todavía. Pero esto solo es cierto para dicho marco de referencia externo. Para un observador diferente, como uno que cae a un agujero negro, existe una noción diferente de “ahora” y muchas cosas han caído, y el agujero negro ha existido durante mucho tiempo. Diferentes marcos de referencia, diferentes respuestas. No hay tiempo absoluto. No universal “ahora” para lugares distantes.
Para entender mejor el asunto, recomiendo leer estas dos páginas:
Coordenadas de rindler
Coordenadas de Kruskal-Szekeres