¿Cómo sería la vista desde el interior de un agujero negro mirando hacia el horizonte de sucesos?

La respuesta a esta pregunta está recogida en el libro "Exploring blackholes: Introduction to General Relativity" de Taylor & Wheeler (2000) , en el marco de la Relatividad General clásica .

Si estamos hablando de un agujero negro supermasivo, tal que un observador en caída libre puede sobrevivir a las fuerzas de marea a medida que se acercan al horizonte de eventos y la singularidad, entonces se presenta el siguiente escenario. Una estrella que está exactamente radialmente hacia afuera a lo largo de la trayectoria del observador que cae permanecerá en esa posición aparente. La luz de tal estrella se desplaza gravitacionalmente hacia el azul, pero también se desplaza hacia el rojo debido al rápido movimiento hacia adentro del observador. Este último gana.

Para la estrella que forma un ángulo con la trayectoria radial, hay una fuerte aberración de sus posiciones. A medida que el observador avanza (inevitablemente) hacia la singularidad, el ángulo en el que percibe que están estas estrellas con respecto a su trayectoria radial aumenta hacia los 90 grados. Frente a ellos, hay un círculo negro, con un brillante anillo de luz estelar doblada (desplazada gravitacionalmente hacia el azul) a su alrededor. Este círculo negro crece hasta llenar la mitad del cielo. Detrás de ellos, las estrellas percibidas "se abren en abanico" hacia un ángulo de 90 grados para que finalmente se vean como un "anillo alrededor del cielo". La vista final sería que el cielo es negro con un anillo brillante de radiación de alta energía (causada por el desplazamiento hacia el azul gravitacional) que lo divide en dos mitades.

Nunca ves la singularidad porque toda la luz se dirige hacia ella. Nunca (conscientemente) alcanzas la singularidad porque las fuerzas de las mareas te destrozarían aproximadamente 0,1 segundos antes de llegar allí, independientemente de la masa del agujero negro.

Se pueden ver algunos intentos interesantes de visualizar este escenario en las páginas web de Andrew Hamilton , aunque no son para un observador que cae radialmente.

En realidad, hay algunas simulaciones ingeniosas que muestran lo que verías:

http://jila.colorado.edu/~ajsh/insidebh/intro.html

(Tuve que publicar como 'respuesta' porque no tengo suficiente reputación para comentar)

Para responder a esta pregunta, tenemos que trazar los rayos de luz que golpean al observador, para los agujeros negros giratorios, las coordenadas elegidas son las coordenadas de las gotas de lluvia de Doran, que permiten calcular la vista tanto desde el exterior como desde el interior. La primera imagen muestra la perspectiva exterior de un observador a una latitud de θ=45° en caída libre con velocidad de escape negativa (relativa a un ZAMO local) v=-c√(1-1/g ^tt ) en un Kerr Newman giratorio agujero negro con un disco de acreción ecuatorial cuyo radio interior está en el ISCO en r=1.6367 y el radio exterior en r=7 (panorama completo 360°×180° en proyección equirrectangular ):

La segunda imagen muestra la vista cuando el observador cruza el horizonte exterior:

En la tercera imagen vemos la perspectiva desde el interior del agujero negro:

Para diferentes ángulos ver aquí . Código de color para el cambio de frecuencia:

Cuando caes en un agujero negro que no gira, la sombra, por supuesto, permanece esférica, para una simulación con trazado de rayos de una caída libre en un agujero negro de Schwarzschild, mira la primera animación en este enlace ; cuando estás cayendo con la velocidad de escape negativa, justo antes de llegar a la singularidad, exactamente la mitad de tu campo de visión (180°×180°) es negro.

Para un observador estacionario esto ya sucede cuando está flotando en la esfera de fotones, con la diferencia de que la luz que recibe desde atrás se desplazaría hacia el azul, mientras que para uno en caída libre se desplazaría hacia el rojo.

Cuando cruzas el horizonte con la velocidad de escape negativa, la luz que te golpea desde atrás cambia a la mitad de su frecuencia original, lo que significa que la luz visible cambiaría a infrarrojo mientras que el ultravioleta cambiaría al espectro visible, mientras que la luz que te golpea perpendicularmente a la dirección del movimiento no cambiaría porque la dilatación del tiempo gravitacional y cinemática se cancelaría.

Desde cualquier dirección que se aleje de la singularidad en la que mire, verá un círculo de luz que contiene luz que se ha acercado al horizonte de eventos desde todas las direcciones, de modo que la luz incidente podría haber orbitado el agujero negro al menos una vez.

La luz que verás dentro del agujero negro será la luz antes de llegar al horizonte de sucesos. ¿Alguien que cae en un agujero negro ve el fin del universo?

vista frontal (negro completo) vista lateral (medio negro) vista posterior (círculo pequeño)

https://www.youtube.com/watch?v=3pAnRKD4raY a las 5:17