Si la dirección de movimiento de la foto no se dirige hacia el centro del agujero negro, solo cambiaría la dirección del fotón para que apunte hacia el centro. De ahí la aceleración del fotón.
Pero si el fotón apunta al centro del agujero negro. No habrá aceleración. Preguntaría que si la fuerza gravitacional puede cambiar la dirección de la velocidad, ¿por qué no puede aumentar la velocidad de los fotones? Es porque el fotón ya está a la velocidad máxima permitida, no puede aumentarla aún más con una cantidad finita de energía.
Simplemente simplificaré demasiado las cosas para explicar lo que sucede cuando intentas aumentar la velocidad de la luz.
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Suponga en la imagen de arriba que el punto blanco es un fotón que se mueve una distancia d en algún intervalo de tiempo t . Tal que
[matemáticas] d / t = c = 3 * 10 ^ 8 m / s [/ matemáticas]
Después de un tiempo, la imagen se verá algo así.
Ahora el fotón está más cerca y ha estado bajo la fuerza gravitacional al llegar aquí. Entonces, según la lógica general, su velocidad debe haber aumentado, ¿verdad? Veamos, debería cubrir una distancia mayor d ‘= 2d (digamos). Entonces su velocidad se convierte
[matemáticas] d ‘/ t = 2d / t = 2c = 6 * 10 ^ 8 m / s [/ matemáticas]
Ah! eso es mayor que el límite de velocidad! Pero no, estamos equivocados aquí. Sí, el fotón cubre d ‘= 2d distancia, pero lo hace en t’ = 2t intervalo de tiempo. Debido a que en este punto debido a la masividad del agujero negro, el tiempo se ‘dilata’ y se vuelve dos veces mayor que la posición inicial del fotón. Esto significa que un intervalo de tiempo de 2t en la posición inicial del fotón se sentiría como t para el fotón, en su posición actual.
[matemáticas] d ‘/ t’ = 2d / 2t = c = 3 * 10 ^ 8 m / s [/ matemáticas]
Por lo tanto, no hay violación!
La figura de arriba muestra el espacio-tiempo alrededor de un agujero negro en una forma 2D (el agujero negro está en el origen). Menor el valor de la ‘z’ más el tiempo se dilata hasta que el tiempo literalmente se detiene para moverse (singularidad). Como también puede ver, el espacio en realidad se contrae a medida que nos acercamos al agujero negro, pero lo he omitido solo para mantener las cosas fáciles de entender.
¡Gracias por leer!
Abhishek Pandey
