¿Cuál es el razonamiento detrás de la idea de que la luz no puede escapar de un agujero negro? [duplicar]

Según la definición, la luz no puede escapar de un agujero negro .

¿Cómo dedujeron los científicos que la luz no puede escapar de un agujero negro?

Porque (como notaron)... es la definición de un agujero negro. No hay mucha deducción allí.
@JohnRennie Dang. Esperaba que nadie encontrara un duplicado. Puse mucho amor en mi respuesta. Suspiro, que sera sera
No creo que sea lo mismo. Un agujero negro podría ser negro porque es muy absorbente de luz.
@Jiminion: Cualquier cosa que absorba luz o cualquier otra forma de energía se calentará y comenzará a emitir radiación de cuerpo negro. Un agujero negro solo puede ser negro si nada puede salir.

Respuestas (3)

Los científicos hicieron la pregunta "¿Cómo afecta un cuerpo de masa arbitraria al espacio-tiempo que lo rodea?" Para responder a esta pregunta, tomaron la Relatividad General de Einstein y la aplicaron a la descripción de un espacio-tiempo esféricamente simétrico (lo que significa que puedes rotar como quieras y se ve igual) centrado en un cuerpo de masa arbitraria, METRO .

Te ahorraré los detalles sucios de este cálculo, pero lo que encontraron es que el espacio-tiempo puede interpretarse (vagamente) como "cayendo" hacia un cuerpo gravitante. También encontraron que la dirección del movimiento de un objeto a través del tiempo para cualquier camino que se alejara del cuerpo gravitatorio estaba dada por el signo (positivo o negativo) de

1 − 2 GRAMO METRO C 2 R
dónde GRAMO es la constante gravitacional de Newton, C es la velocidad de la luz y R es el radio del cuerpo. ¿Qué quiere decir esto? Si el signo es positivo, eso significa que los caminos que se alejan del cuerpo avanzan en el tiempo (lo que significa que podemos seguirlos, ya que solo avanzamos). Si el signo es negativo, los caminos que se alejan del cuerpo retroceden en el tiempo, lo que significa que la única forma de alejarse del cuerpo es retroceder en el tiempo; alternativamente, significa que cualquier camino que elijas llevaría hacia el cuerpo. Si la expresión anterior resulta ser cero, entonces en GR eso significa que es un camino que tomaría la luz. Esto significa que solo la luz podría seguir caminos que se alejan del cuerpo si la expresión da 0 y ni siquiera la luz podría alejarse si es negativa.

Así es como llegamos a deducir la existencia de un agujero negro. Si 1 − 2 GRAMO METRO C 2 R < 0 , nada puede escapar y si es igual a cero, solo la luz puede escapar. Entonces dijeron, eso significa cualquier cuerpo de masa METRO que tiene un radio R ≤ 2 GRAMO METRO C 2 tendría una atracción gravitatoria tan fuerte que ni siquiera la luz podría entrar y escapar después. Porque esto significa que nunca podría salir luz de tal cuerpo (y por lo tanto se vería negro), y debido a que las cosas caen en él pero no vuelven a salir (como un agujero), lo llamaron Agujero Negro.

Entonces, básicamente, el descubrimiento original de los agujeros negros fue completamente teórico [aunque luego encontraron muchos agujeros negros]
@PhyEnthusiast sí, al principio solo tenían las matemáticas que decían que deberían existir agujeros negros. No fue hasta mucho después que encontramos evidencia real que nos dijo lo que pensábamos que era la realidad.

Cuando la velocidad de escape de un cuerpo de masa es más rápida que la velocidad de la luz, tienes un agujero negro.

Esto se debe a que la gravedad afecta a la luz de la misma manera que afecta a la materia.

La velocidad de la luz es invariable, por lo que no es posible acelerarla por encima C . De la ley de Newton sabemos que la velocidad de escape v de cualquier masa dada es v mi s C = 2 GRAMO METRO r entonces si la masa METRO es lo suficientemente alto y la distancia r a la masa lo suficientemente pequeña v > C . Como nada puede tener más que C incluso la luz no puede escapar de allí. La frontera donde v enfoques C se llama Schwarzschildradius.

Es conveniente que la velocidad de escape de la luz para un agujero negro y la mecánica newtoniana coincidan esta vez. Pero es solo una coincidencia. La gravedad newtoniana no es válida cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro ni se utilizó esta ecuación para determinar el radio de Schwarzschild. Notarás que esta formulación newtoniana dice que solo necesitas que la magnitud de la velocidad sea C escapar. GR va más allá al decir que la dirección también debe ser radial hacia afuera, de lo contrario no hay escapatoria.
Todavía no lo sabía, ¡gracias por completar mi respuesta!
No estoy completando tu respuesta, estoy señalando por qué no es la respuesta correcta.
@JimdalftheGrey ¿solo una coincidencia? ¿Estás bromeando?
@SeñorO No estoy bromeando que explicar esto mediante el uso de la mecánica newtoniana y la gravedad no es correcto y que puede coincidir, pero no significa que deba tratarse como la forma adecuada de abordar la situación.
Llamar a eso una coincidencia es menos correcto que explicar un radio de schwarzschild a través de la mecánica newtoniana.
@SeñorO ¿Entonces esto no es una condición o hecho de coincidir? No solo eso, sino que el hecho de que la gravedad newtoniana deje de ser válida en este régimen hace que el hecho de que dé el resultado correcto esta vez sea resultado del azar. Esto es literalmente una coincidencia.
@JimdalftheGrey No, el hecho es que la gravedad dentro del radio de schwarzschild es demasiado fuerte para que escape un fotón. La gravedad exterior no lo es. Eso no es una coincidencia. Una coincidencia es como que el sol y la luna aparecen del mismo tamaño en el cielo.
@SeñorO No dije que la gravedad sea demasiado fuerte adentro y no lo suficientemente fuerte afuera fuera una coincidencia. Dije que el hecho de que GR y la gravedad newtoniana dieran el mismo resultado en una región donde la gravedad newtoniana no es válida es una coincidencia.
@SeñorO No, lo siento, Jim tiene razón. Un agujero negro newtoniano sería cualitativamente diferente de uno GR. En particular, podrías escapar del interior de un agujero negro newtoniano sin ir más rápido que la luz, del mismo modo que puedes escapar de la Tierra sin alcanzar la velocidad de escape. Y la luz emitida desde el interior de un agujero negro newtoniano se iría, se alejaría una gran distancia y, finalmente, daría la vuelta y regresaría.
¿Cuál es el razonamiento detrás de la idea de que la luz no puede escapar de un agujero negro? [duplicar]
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