¿Cómo se ralentiza exactamente el tiempo cerca de un agujero negro?

Esta página web proporciona una buena explicación .

Para simplificar demasiado la explicación, debe comprender la curvatura del espacio-tiempo alrededor de un agujero negro. El principio básico es que, debido a la curvatura del espacio-tiempo alrededor de un agujero negro, la cantidad de "distancia" que debe cubrir un haz de luz es mayor cerca de un agujero negro. Sin embargo, para un observador en ese campo gravitatorio, la luz debe parecer siempre de 300.000 km/seg., el tiempo tiene que disminuir para ese individuo en comparación con alguien fuera de ese campo gravitatorio según la relación tiempo/distancia de la velocidad.

O como dice la página web:

Si la aceleración es equivalente a la gravitación, se sigue que las predicciones de la Relatividad Especial también deben ser válidas para campos gravitatorios muy fuertes. La curvatura del espacio-tiempo por la materia, por tanto, no sólo alarga o reduce las distancias, dependiendo de su dirección con respecto al campo gravitatorio, sino que también parece ralentizar el flujo del tiempo. Este efecto se llama dilatación del tiempo gravitacional. En la mayoría de las circunstancias, tal dilatación del tiempo gravitacional es minúscula y difícilmente observable, pero puede volverse muy significativa cuando el espacio-tiempo es curvado por un objeto masivo, como un agujero negro.

Un agujero negro es la materia más compacta imaginable. Es un objeto extremadamente masivo y denso en el espacio que se cree que está formado por una estrella que colapsa bajo su propia gravedad. Los agujeros negros son negros porque nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su extrema gravedad. La existencia de agujeros negros aún no está firmemente establecida. Los grandes avances en computación recién ahora permiten a los científicos simular cómo se forman, evolucionan e interactúan los agujeros negros. Están apostando por poderosos instrumentos que ahora están en construcción para confirmar que estos objetos exóticos realmente existen.

Esta página web proporciona una gran serie de enlaces para una mayor investigación sobre el tema: http://casa.colorado.edu/~ajsh/relativity.html

Una buena analogía de la extrañeza del espacio y el tiempo alrededor de un agujero negro es viajar de EE. UU. a Canadá. Te sientes igual y el entorno se ve igual (como si no te pasara nada especial cuando cruzas el horizonte de sucesos del agujero negro), y los precios en las tiendas se ven igual, pero si tratas de usar el dinero que trajiste con usted, de repente tiene que hacer estas correcciones no locales. Del mismo modo, su tiempo personal siempre se "siente" igual cuando explora un agujero negro, pero su reloj va más lento que el reloj de otra persona que está más lejos del agujero negro.

Y, de hecho, cruzar el horizonte de eventos del agujero negro es el equivalente a cambiar su dinero a dólares de Zimbabue (¡sin valor!) - su reloj parece detenerse por completo, desde el punto de vista de alguien que está lejos del agujero negro , incluso aunque las cosas parecen estar bien desde su propio punto de vista.

PD: ¡Un agujero negro solo se puede usar para viajar en el tiempo hacia el futuro! Solo pasa el rato cerca del horizonte de eventos por un tiempo y luego regresa. Es posible que haya pasado mucho más tiempo para todos los demás porque su reloj parecía ir muy lento.

El tiempo se ralentiza cerca de cualquier cuerpo masivo; los agujeros negros son simplemente el ejemplo más extremo. Los satélites GPS que orbitan la Tierra tienen que corregir el hecho de que el tiempo pasa muy, muy ligeramente más lento en la superficie de la Tierra que en la órbita geosincrónica, aproximadamente un segundo cada 60 años.

En cierto sentido, la gravedad y la dilatación del tiempo son lo mismo : ambas son consecuencias de la curvatura del espacio-tiempo cerca de un cuerpo masivo. No puedes tener uno sin el otro.

Según wikipedia , el tiempo medido por un reloj se ralentizará (medido por un observador lejano) por un factor

Donde G es la constante gravitacional del universo, M es la masa del agujero negro, r es la distancia del agujero negro al reloj.

Así es exactamente como se ralentiza.

Considere la pregunta: ¿El tiempo se ralentiza? ¿Sabemos qué es el tiempo? Ese es el primer problema. Sin entrar en detalles consideremos esta definición: "El tiempo es presencia de movimiento y fuerzas". Esta definición se deriva de la siguiente manera: considere dos masas que orbitan una alrededor de la otra y se mantienen unidas por una fuerza. Ahora imagina que el tiempo se ralentiza en este sistema. Esperas una ralentización del movimiento. ¿Qué pasa con las fuerzas entre las dos masas? Deberían debilitarse al mismo ritmo para mantenerse en la misma órbita. Si el tiempo y el movimiento se detuvieran por completo, la fuerza debería desaparecer.

Ahora la siguiente pregunta es ¿de dónde viene el tiempo o cómo se produce? Vivimos en un universo en expansión y el tiempo es más lento cerca de la gravedad intensa donde la expansión del espacio es más lenta. Entonces, el tiempo está relacionado con la expansión del espacio o causado por la expansión del espacio. Entonces, alrededor de las estrellas de neutrones y los agujeros negros, la expansión del espacio es lenta y causa una desaceleración del tiempo. Puede preguntarse por qué el tiempo se ralentiza con el movimiento. Bueno, si el movimiento total permitido por la expansión del espacio es constante, si aumenta el movimiento externo de una masa, el movimiento interno se ralentiza. Esto lo vemos como una desaceleración del tiempo.

Sé que los agujeros negros se forman por el colapso de las estrellas y un agujero negro tiene una enorme fuerza de atracción. La atracción gravitacional es tan poderosa que ni siquiera la luz puede escapar. Como todos sabemos, la gravedad también afecta a la luz. Entonces, debido a la gravedad, el tiempo se ralentiza.

De hecho, el tiempo se ralentiza alrededor de un agujero negro según Stephen Hawking. Ahora bien, este fenómeno ocurre debido a la fuerza súper gravitatoria del agujero negro. En virtud de esta enorme fuerza, el agujero negro deforma el espacio-tiempo presente a su alrededor hasta tal punto que el tiempo a su alrededor se ralentiza considerablemente. Puede imaginar que, debido a su fuerza de atracción, el agujero negro mantendría el espacio-tiempo tan cerca de sí mismo que incluso el flujo de tiempo se ralentizaría simplemente porque el agujero negro ha doblado tanto la estructura del espacio-tiempo.