Animación de colisión de agujeros negros: ¿Qué son estas extrusiones?

La forma de la superficie que se muestra en el video es una representación de la curvatura espacial del espacio-tiempo. (La relación con el tiempo se representa por separado mediante flechas y colores). Más concretamente, la forma representa la curvatura del plano ecuatorial del binario. La superficie representada se ha incrustado en un espacio 3D (ficticio) de tal manera que la curvatura de la superficie es igual a la curvatura intrínseca del plano ecuatorial.

Intentemos desglosar lo que esto significa para la interpretación de las extrusiones. Primero, tenga en cuenta que no tiene un significado físico si algo se muestra como una extrusión o una depresión, esto en realidad no afecta la curvatura. Los creadores del video también podrían haber optado por representar las depresiones alrededor del agujero negro como extrusiones, sin cambiar el significado.

Sin embargo, lo relevante es que algunas regiones se muestran como depresiones mientras que otras se muestran como extrusiones. Esto significa que en algún punto intermedio debe haber un punto de silla en la superficie representada. Los puntos de silla corresponden a regiones con curvatura (espacial) negativa (es decir, un área en la que si dibujara un triángulo, sus ángulos sumarían menos de 180 grados). Las propias extrusiones claramente tienen una curvatura positiva (un triángulo tendría más de 180 grados).

Tenga en cuenta que el signo de la curvatura espacial tiene poco que ver con si la gravedad es atractiva o repulsiva. Si desea una indicación de la dirección en la que está trabajando la gravedad, las flechas dan una mejor idea (aunque esa interpretación también debe tomarse con una pizca de sal relativista).

Aclarando un poco el último punto, la animación muestra tres aspectos de la curvatura del espacio-tiempo: la velocidad a la que fluye el tiempo (el lapso) como un mapa de color, la velocidad a la que se arrastra el espacio (el cambio) como flechas grises/plateadas, y la curvatura espacial como la curvatura de la superficie. Juntos, estos tres caracterizan completamente la curvatura del espacio-tiempo. En consecuencia, dictan cómo se movería un objeto de prueba en el espacio-tiempo, es decir, "cómo actúa la gravedad". Aunque los tres elementos son importantes para el movimiento de las partículas, algunos dan una mejor indicación cualitativa del comportamiento de las partículas de prueba que otros. En este sentido, el mapa de colores y las flechas son más importantes que la curvatura espacial. Por lo general, una partícula querrá moverse con las flechas, ya lo largo del gradiente de color hacia las regiones más rojas (en ambos casos esto generalmente significa hacia los agujeros negros). La curvatura espacial juega un papel algo secundario y es importante principalmente para las partículas que se mueven a altas velocidades. De ahí mi comentario de que el signo de la curvatura espacial no es un buen indicador de si la gravedad es atractiva o repulsiva en algún punto.