Para un observador externo, las estrellas tragadas por un agujero negro todavía están en camino hacia el horizonte de eventos. Por lo tanto, debe estar rodeado de grandes cantidades de materia en su camino hacia el futuro. ¿Podrías ayudarme a visualizarlo?

No confunda lo que ve un observador externo y lo que realmente sucede en un tiempo de viaje. Y no confunda la materia que inicialmente formó un agujero negro con la materia que cayó después.

La mayoría de los agujeros negros se crean por implosión de estrellas, y la materia relevante se convierte en el agujero negro en ese momento. Para la materia que cae luego en el agujero negro (digamos una estrella muy cercana), es cierto que para un observador externo, parecería que la estrella que cae nunca cruza el horizonte, se ralentizaría y se congelaría en el horizonte. Pero esa imagen se desplaza tan hacia el rojo que se vuelve invisible, incluso en la longitud de onda de radio, se desplaza hacia el rojo hasta el infinito, por lo que en realidad se oscurece por completo para el observador externo.

Y, sin embargo, la estrella, por supuesto, cruzó el horizonte en su propio marco de referencia y se fue para contribuir a la masa del agujero negro.

Suposición falsa. A medida que la materia ingresa al agujero negro, el horizonte de eventos se agranda, consumiendo luz que había estado tratando de escapar del horizonte de eventos. Casi lo único que continuará “jugando en cámara lenta” es la luz de la última gran comida que consumió el agujero negro.

Y no, no está “rodeado de grandes cantidades de materia”. Cualquier luz que sea “1.1x el horizonte de eventos” ya se ha movido hacia afuera y se ha visto o perdido en el espacio profundo. Con el radio del horizonte de eventos a 2M, la luz puede orbitar en un radio de 3M, y la órbita más cercana para la materia es a 6M.

Estás combinando “ver los últimos pedazos de luz desde fuera del cruce”, y el cruce real (que ocurre en tiempo finito y corto tanto para un observador lejos del agujero negro como para el infaller).

Esa imagen es correcta. El espacio-tiempo entre dos puntos cualquiera se dilata en proporción a la diferencia en la energía potencial gravitacional entre esos puntos. Esta diferencia es infinita entre cualquier punto en el espacio y cualquier horizonte de eventos. Por lo tanto, la distancia desde cada punto en el espacio hasta cada horizonte de eventos debe ser infinita.

Einstein tenía razón en que los agujeros negros son inevitables, pero los horizontes de eventos son imposibles. Si un horizonte de eventos existiera en el pozo de gravedad de un agujero negro, requeriría un tiempo infinito para que la luz viaje a él. Este es el retraso de Shapiro.