Caer en un agujero negro

La respuesta a esta pregunta es abordada, para el caso de un simple agujero negro de Schwarzschild, por Taylor & Wheeler en su libro llamado "Exploring blackholes" (Addison, Wesley, Longman, 2000, páginas B20-B24). Hay una gran diferencia en lo que sería percibido por un observador de "caparazón" que se dispone a estar estacionario justo fuera del horizonte de sucesos en comparación con un observador que cae libremente en el agujero negro.

Tu pregunta supone que un observador está cayendo en el agujero negro. Ese observador podrá ver el universo exterior desde el interior del horizonte de sucesos. La luz se desplazará hacia el azul y se distorsionará/aberrará de tal manera que a medida que el observador se acerca a la singularidad, la luz del resto del universo se empuja hacia afuera (es decir, el ángulo de visión con respecto a la línea de caída se vuelve más grande) en un halo y finalmente en un intenso anillo de radiación azulada que recorre todo el cielo, con negrura tanto delante como detrás del observador. Nada especial le sucede al observador cuando cruza el horizonte de eventos.

Un observador de "cáscara", que usa una potencia de cohete casi infinita para flotar justo por encima del horizonte de sucesos, vería todo el universo comprimido en un punto pequeño, intenso y desplazado hacia el azul sobre su cabeza.

Por supuesto, no puede haber observadores de "caparazón" dentro del horizonte de eventos, ya que todo está obligado a moverse hacia la singularidad.

NB: Todo esto simplemente asume la teoría GR clásica. Para obtener más información y animaciones, puede consultar el conjunto de recursos de Andrew Hamilton .

La respuesta es en realidad un poco más rara de lo que insinúas. La forma adecuada de ver este problema es observar las trayectorias de los rayos de luz que se cruzan con su posición a medida que se acerca más y más al agujero negro (ya que son reversibles, pueden representar que envía una señal o que observa estrellas distantes). ).

Cuando te acercas a él desde lejos, el agujero negro se hará gradualmente más grande a medida que te acerques. Cuanto más te acerques, una fracción cada vez mayor del cielo aparecerá oscura, hasta llenar todo el horizonte. Sin embargo, aún no está dentro del horizonte de eventos. A medida que se acerque, el horizonte de eventos llenará una porción cada vez mayor del cielo detrás de usted, hasta que todo el universo aparecerá como un pequeño punto en el horizonte directamente lejos del agujero, y luego desaparecerá cuando cruce el horizonte.

Hay una teoría relativamente nueva (2012) llamada teoría del cortafuegos, que dice que en el horizonte de eventos hay un enorme "muro de fuego" como tal. Esto se debe a que las partículas entrelazadas cuánticas que cruzan el horizonte (o la mitad de un par de partículas entrelazadas) se vuelven complicadas y comienzan a romper leyes como la monogamia del entrelazamiento. Entonces, un grupo de físicos pensó que debe haber un mecanismo que rompa el entrelazamiento en el horizonte de eventos para evitar esta paradoja. Para hacer esto, tendría que haber una gran cantidad de energía en el horizonte de eventos. Entonces, para cualquier observador, su viaje podría detenerse en el horizonte de eventos porque simplemente se quemarían o se romperían en átomos. Sin embargo, la teoría del firewall sigue siendo solo una teoría y a muchas personas no les gusta (por ejemplo: Stephen Hawking), pero solo un pensamiento :)

Estás destinado a alcanzar la singularidad en un tiempo finito, por lo que no hay una buena manera de definir un horizonte cósmico con respecto a ti. Se prevé que la expansión acelerada de nuestro universo sea el resultado de que nuestro universo sea un universo De-Sitter y en un universo De-sitter sin gravedad, cualquier observador en caída libre observará un horizonte cósmico y, al igual que nunca observará nada. cruzan el horizonte de eventos de un agujero negro, tampoco observarán nada que pase el horizonte cósmico que observan. Es posible pensar en ti mismo como si tuvieras un horizonte cósmico mientras caes en el agujero negro, pero si no puedes observar nada que pase dentro de una cantidad infinita de tiempo, ciertamente no puedes observar nada que pase dentro del agujero negro. cantidad finita de tiempo antes de llegar a la singularidad.

Esta pregunta es un ejemplo de un malentendido realmente infame de los agujeros negros de Schwarzschild. Implica imaginar los agujeros negros como una región exótica del espacio cubierta por una capa esférica llamada horizonte de eventos y que hay un lugar terrible llamado singularidad en el centro radial de esta capa esférica. Bueno, todo eso está mal. Lo que te estás perdiendo es la observación de que cuando cruzas el horizonte de sucesos, el cono de luz se aplasta tanto que el espacio y el tiempo intercambian sus dimensiones.

En el interior del horizonte de eventos, la métrica de Schwarzschild está dada por

dónde$s(t) := |1-\tau_g/ t|$, y$\tau_g = 2GM$es el llamado " radio gravitatorio " de una fuente de masa$M$, y$w$es la métrica habitual en$S^2$.

Tenga en cuenta que mientras está dentro del agujero negro, la hipersuperficie espacial en cualquier momento dado es$S^2\times \mathbb R$que tiene volumen infinito y es conformemente plana. No hay una singularidad central ni ningún horizonte de eventos. Esos están ubicados en el tiempo, no en el espacio. Entonces, su entrada a través del horizonte de eventos se encuentra en su historial pasado en$t= \tau_g$y su eventual muerte en la singularidad se encuentra en su futuro en$t = 0$. El agujero negro es una bomba de tiempo.

Entonces, la respuesta a tu pregunta es esta: cualquier luz mía (el observador externo) habrá aparecido dentro del agujero negro en el mismo instante que tú, sin embargo, estaría separada de ti en el espacio a la misma distancia que estuvo separada en tiempo fuera del horizonte de sucesos. Por lo tanto, si vives lo suficiente, me verás un día en el lejano horizonte de tu cielo. Sin embargo, no puedes mirar la singularidad porque te está esperando en tu futuro y no eres adivino.