Entiendo el concepto de dilatación del tiempo de Interestelar, pero ¿cómo explican a los humanos que sobreviven en un pozo de gravedad tan profunda?

Entiendo el concepto de dilatación del tiempo de Interestelar, pero ¿cómo explican a los humanos que sobreviven en un pozo de gravedad tan profunda?

No he visto la película, pero entiendo que hay un planeta en órbita alrededor de un agujero negro donde las personas experimentan dilatación extrema. Si esto es incorrecto de una manera relevante, hágamelo saber. 🙂

Para empezar, deberíamos preguntarnos: ¿por qué los humanos no podrían sobrevivir en un entorno así? ¿Qué, específicamente, te preocupa que suceda? ¿Que serían aplastados contra la superficie del planeta por la extrema gravedad? ¿O tal vez aplastado por algún tipo de presión , como si te adentras demasiado en el océano? ¿O que se separarían al estar demasiado cerca de un agujero negro (Spaghettification)?

Resulta que, mientras el agujero negro sea lo suficientemente grande, ninguno de estos es realmente un problema. Si tenía otras inquietudes, puedo agregarlas a la lista.

  1. Aplastado por la gravedad?

    En pocas palabras: la gravedad solo puede aplastarte si intentas luchar contra ella. Si estás de pie en el suelo en la Tierra, te estás quedando en un punto fijo relativo al centro de la Tierra, en lugar de caer hacia adentro como la gravedad quisiera. Por lo tanto, debe haber alguna fuerza que actúe sobre su cuerpo para dar cuenta de la diferencia: sus pies presionan contra el suelo, lo suficientemente fuerte como para evitar que se caiga . Si la diferencia entre caer y quedarse es grande, también lo es la fuerza de presión, y aquí es donde entraría el potencial de ser aplastado.

    Por el contrario, piense en los astronautas en órbita. Parecen “sin peso”, por lo que algunas personas piensan que no hay gravedad en el espacio. ¡Disparates! ¿Qué mantendría a la nave espacial en órbita alrededor de la Tierra? ¿O la Tierra en órbita alrededor del Sol, para el caso? Sí, el campo gravitacional de la Tierra se debilita a medida que te alejas de él, pero para una nave espacial en órbita es solo una disminución del 10% de lo que sería al nivel del mar, no lo suficiente como para producir ingravidez. Entonces, ¿qué está pasando? ¡No lo están luchando! Si estás en órbita, estás cayendo todo el tiempo; también te estás moviendo de lado lo suficientemente rápido como para que la superficie de la Tierra se esté curvando lejos de ti igual de rápido, por lo que nunca lo golpeas. Esto significa que no se presiona nada contra los astronautas; específicamente, la nave a su alrededor está cayendo tan rápido como ellos, y así, a menos que miren por la ventana, simplemente parecen estar flotando.

    Estar en un planeta orbitando un agujero negro sería un poco como estar en esa nave espacial: porque el planeta está en órbita alrededor del agujero negro, también está cayendo, por lo que la gravedad del agujero negro no está presionando nada contra ti . Si no estuvieras en un planeta en órbita, y estuvieras en una nave espacial que permaneciera en su lugar cerca del agujero negro (con sus motores cancelando la atracción gravitacional), estarías aplastado como un insecto.

  2. Aplastado por la presión?

    La presión del aire y del agua es el resultado del peso del fluido sobre usted. El fluido quiere caer, pero hay una barrera rígida e inmóvil en el camino (como la superficie de la Tierra o el fondo del mar), por lo que se presiona en su lugar. Al igual que para el n. ° 1, todo el planeta está en caída libre, por lo que la presión no aumenta debido a la gravedad del agujero negro, porque la “barrera” también cae alrededor del agujero negro. La presión sería la misma que si el planeta estuviera en órbita alrededor de una estrella normal, o flotando libremente por el espacio profundo.

  3. Spaghettification?

    Esto tiene menos que ver con qué tan fuerte es el campo gravitacional, y más con la rapidez con la que cambia con la ubicación (que se llama el “campo de mareas”, ya que es el responsable de las mareas en la Tierra). En el n. ° 1, dije que si todo está cayendo, no hay necesidad de estresar el objeto. Pero, si el campo gravitacional varía enormemente con la ubicación, podría estar tirando de los pies mucho más fuerte que la cabeza. Si desea que su cuerpo permanezca en una sola pieza (lo que recomiendan 9 de cada 10 médicos), las fuerzas cohesivas dentro de su cuerpo tienen que compensar esa diferencia, lo que se sentiría como si estuviera siendo separado. Si el campo de mareas es lo suficientemente fuerte, abrumará esas fuerzas cohesivas y te separarás. No suena como un muy buen camino a seguir.

    Resulta que cuanto más masivo es un agujero negro, más gradualmente cambia el campo gravitacional a un potencial gravitacional dado, y por lo tanto, más pequeño es el campo de marea para un nivel determinado de dilatación del tiempo.

Entonces, ahí lo tienes: mientras sea un agujero negro muy masivo, y mientras estés en órbita , no hay razón por la cual la gravedad deba matarte.

También vale la pena señalar: la dilatación del tiempo está determinada por el potencial gravitacional, no por el campo gravitacional. Entonces, por ejemplo, si pudieras teletransportarte a una burbuja protectora en el centro de la Tierra (o el Sol, para el caso), simplemente flotarías allí (el campo gravitacional del planeta / estrella circundante es cero). Pero también sería más profundo en el pozo de gravedad, por lo que experimentaría más dilatación del tiempo que en la superficie. Por lo tanto, es teóricamente posible tener una gran dilatación del tiempo gravitacional, ¡incluso si el campo gravitacional es cero donde se encuentra!

Los agujeros negros supermasivos tienen bajas fuerzas de marea. Por lo tanto, un planeta puede quedar atrapado en órbita sin ser desgarrado, pero aún así tiene una marea lo suficientemente fuerte como para barrer el planeta con un maremoto masivo.

No sientes directamente la marea en la Tierra, pero mueve los océanos. Mismo efecto con un agujero negro supermasivo.

Fácil: no hay razón para que no puedan sobrevivir en un pozo de gravedad profunda.

Hay muchos otros efectos que realmente deberían haberlos matado, pero solo estar en “un pozo de gravedad tan profunda” no es uno de ellos. Diferentes potenciales gravitacionales no tienen ningún efecto en el funcionamiento de la bioquímica, o cualquier otra cosa a escala local. Puede elegir arbitrariamente designar el potencial gravitacional en cualquier lugar como “cero”, y toda la física sale igual. En lo que respecta a los procesos biológicos de los astronautas interestelares, estar en el pozo de gravedad de un agujero negro no es diferente de estar en la Tierra o flotar en un espacio profundo asintóticamente plano.

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