Escuché que "la luz no puede escapar de un agujero negro" explicado de varias maneras. Una es que si un fotón dentro del horizonte de sucesos intenta escapar de un agujero negro, pierde energía debido a la gravedad . A medida que pierde energía, su longitud de onda se hace más y más larga hasta que su energía es cero.
¿Adónde va esa energía y cómo se transporta?
Esta es solo energía potencial ordinaria del primer semestre de física: cuando el fotón está cerca del agujero negro, está en lo profundo del pozo de potencial. A medida que se aleja del agujero negro, recoge energía potencial gravitatoria, por lo que debe perder energía cinética. Para un fotón, la energía cinética viene dada por la fórmula de Planck , por lo que el fotón se desplaza hacia el rojo hasta que su frecuencia es cero.
Dado que debido a la dilatación del tiempo gravitacional, algo tarda una eternidad en caer dentro de un agujero negro desde la perspectiva de un observador externo, todavía no hay nada que pueda salir.
La luz que se emite desde fuera del horizonte llega a un observador externo, pero dado que aún no ha caído, técnicamente no escapa del interior del agujero negro porque siempre estuvo en el exterior.
La energía se mantiene conservada, solo se reduce la potencia de la luz, pero por lo tanto la duración de la señal recibida es mayor. Como energía = potencia x tiempo, no hay problema de energía.
Si no lanzas fotones sino piedras, la suma de energía cinética y potencial también se conserva: si la lanzas y vuelve o alguien la coge y la vuelve a tirar con el mismo impulso que la recibió, el impacto cuando regrese tendrá la misma energía cinética que el lanzamiento. Lo mismo ocurre con los fotones si reemplaza el lanzador de piedras con un espejo.
Un fotón que escapa de la vecindad del agujero negro trabaja en el agujero negro. El fotón hace que el agujero negro no esté en la gravedad del fotón mucho después de que el fotón haya escapado. En otras palabras, el fotón aumenta la energía potencial del agujero negro.
El siguiente párrafo puede no ser ciencia, solo quiero decir algo sensato, a diferencia de "fotón que intenta escapar pierde energía":
Un fotón que trata de escapar, trata de hacer todas las cosas que hace un fotón que escapa: trata de escapar, trata de desplazarse hacia el rojo, trata de trabajar en el agujero negro, no hace esas cosas, trata de .
¿Qué hace exactamente un fotón dirigido hacia arriba en el horizonte de eventos? Bueno, permanece en el horizonte de sucesos, por lo que no ocurre ningún cambio en la energía potencial del fotón, y no ocurre ningún desplazamiento hacia el rojo del fotón.
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jerry schirmer