¿Deja de funcionar la radio (entre dos astronautas en movimiento) al cruzar el horizonte de sucesos?

Hay muchas preguntas sobre cruzar el EH (horizonte de eventos) de un agujero negro en este sitio.

Algunos de ellos sugieren que cuando cruzas el horizonte, no sucede nada especial, ni siquiera te das cuenta de cruzar el horizonte, y algunos sugieren que incluso es imposible detectar el horizonte localmente.

Nada especial le sucede al observador cuando cruza el horizonte de eventos.

Caer en un agujero negro

En su sistema de coordenadas no notará nada inusual.

¿Qué sientes al cruzar el horizonte de sucesos?

No habrá discontinuidad en el comportamiento en el horizonte de eventos.

Tomando selfies mientras caes, ¿serías capaz de notar un horizonte antes de golpear una singularidad?

Ahora hay otros, que sugieren que dentro del horizonte, todo, incluida la luz, debe moverse hacia la singularidad, la singularidad se convierte en un punto en el tiempo (futuro).

Entonces, dentro del horizonte, incluso un rayo de luz dirigido hacia afuera en realidad se mueve hacia adentro, no hacia afuera.

¿Cómo se comporta la luz dentro del horizonte de eventos de un agujero negro?

https://arxiv.org/abs/2002.01135

¿Es localmente detectable el horizonte de sucesos?

Basado en el primero, cuando dos astronautas cruzan el EH juntos, su walkie talkie (o radio) podría seguir funcionando.

Basado en el segundo, esto no está tan claro. Obviamente, fuera del horizonte, la radio aún funciona, porque las ondas EM del emisor aún se propagan esféricamente y aún llegarían al receptor. Pero una vez que cruzas el horizonte, la curvatura se vuelve tan extrema que la velocidad de escape excede la velocidad de la luz. Por lo tanto, las ondas EM ya no se propagarían esféricamente, sino solo hacia la singularidad. En base a esto, es posible que las ondas EM del remitente ya no puedan llegar al receptor, por lo que la radio deja de funcionar cuando cruza el EH.

Solo para dejarlo claro, estoy preguntando acerca de dos astronautas, moviéndose juntos, cayendo juntos, y ¿la radio dejará de funcionar entre los dos?

Pregunta:

¿Deja de funcionar la radio (entre dos astronautas en movimiento) al cruzar el horizonte de sucesos?

¿Hay distancia radial entre los astronautas, o tangencial?
@stuffu tangencial.
Las animaciones de Simon son engañosas debido a una mala elección de coordenadas. Muestran la singularidad como un objeto en el espacio, mientras que en cambio es un momento en el tiempo que no existe en ninguna parte del espacio. No hay direcciones hacia adentro y hacia afuera dentro de un agujero negro. En cambio, se refieren al futuro y al pasado. Entonces las ondas de radio van 360 o en todas las direcciones, pero ninguna de estas direcciones apunta hacia o lejos de la singularidad. Tenga en cuenta también que el espacio-tiempo interno de Schwarzschild no existe en la realidad. Es eterno y no puede ser creado por el colapso de una estrella.
@safesphere "el espacio-tiempo interno de Schwarzschild no existe en realidad. Es eterno y no puede ser creado por el colapso de una estrella". ¿Puedes por favor dar más detalles sobre esto?
En el colapso de una estrella, tanto por dentro como por fuera, el tiempo coordinado t Es temporal para todos los valores de t a través del infinito. Esto significa que t interior nunca es espacial, por lo que el espacio-tiempo interior nunca es Schwarzschild (en el que t es espacial). Este es el significado profundo del hecho de que la solución de Schwarzschild sea eterna. El espacio-tiempo interior es Schwarzschild para siempre o no Schwarzschild para siempre. No puede ser ambos. Consulte esta pregunta (no las respuestas) para obtener más detalles: math.stackexchange.com/questions/3513195

Respuestas (7)

El observador que cae en caída libre con una velocidad de escape negativa v=-c√(r s /r) recibirá señales desplazadas hacia el rojo desde el observador lejano hasta la singularidad (si cae con una velocidad menor que la de escape, el la señal que recibe también podría estar desplazada hacia el azul).

El observador lejano recibirá señales desplazadas hacia el rojo del observador descendente hasta el final de los tiempos, aunque la última señal que reciba al final de la eternidad será la señal infinitamente desplazada hacia el rojo que envió el observador descendente cuando cruzó el horizonte.

Todas las señales que envía el observador que cae después de cruzar el horizonte no se distinguirán ya que su dr/dt<0 dentro del horizonte (y dr/dt=0 para una señal saliente justo en el horizonte).

En esta simulación de un observador en caída libre (rojo) que emite una señal (36 fotones con una separación de 10°, los fotones se muestran en verde) en r=r s /2 (t=0,8619286) en las coordenadas de la gota de lluvia , se ve que la dirección radialmente hacia adentro los fotones se mueven más rápido hacia la singularidad que el observador en caída libre, y los dirigidos hacia afuera más lento.

Editar: para abordar la pregunta en el comentario actualicé la animación para mostrar un segundo observador que cruza el horizonte con un retraso de Δt=0.1GM/c³ y también emite una señal cuando está entre el horizonte y la singularidad para que sea obvio que ambos observadores capten la señal del otro.

Entonces, dos personas en caída libre pueden intercambiar señales de luz si su separación no es demasiado grande; si envía una señal justo después de cruzar el horizonte, es posible que no llegue a un observador que está justo antes de la singularidad (y viceversa), pero un observador cercano por debajo de r s /2 puede comunicarse con un observador cercano por encima de r s /2.

Sin embargo, el observador por encima de r s /2 recibirá la señal sólo cuando él mismo ya haya caído por debajo del radio en el que estaba el observador inferior cuando emitió la señal (la señal dirigida a él todavía viaja hacia adentro, pero más lento que él), mientras que el observador inferior será superado por el fotón dirigido radialmente hacia adentro emitido por el observador superior:

Dos observadores dentro de un agujero negro enviándose señales, animación

@Yukterez muy buena respuesta, pero comentario menor: use mathjax para fórmulas matemáticas.
A juzgar visualmente la segunda animación, parece que hay una ventana de tiempo, desde el momento en que el primer punto rojo cruza el horizonte de eventos hasta que lo alcanza el segundo punto rojo, cuando no puede haber ninguna comunicación entre los dos. ¿Es esto correcto?
Sí, esto es correcto, como en la historia de Aquiles y la tortuga de Zenón pero con aceleración y una distancia limitada.
La política de @Yukterez SE dice preferir pronombres de género neutral al escribir o editar publicaciones, por lo que esto se revirtió a la revisión que los agregó. También me fusioné en sus actualizaciones sobre las imágenes. Si los pronombres hacen que la respuesta no sea clara, intente revisarla de acuerdo con el requisito de género neutral.
@ tpg2114: no encontré nada en el código de conducta sobre qué pronombres tendría que usar para los protagonistas de mi propia historia, solo para referirme a otros usuarios con sus pronombres preferidos, que pueden ser relevantes para chat o meta, pero no se aplica a esta publicación. Entonces, si solo vas a inventar tus propias reglas, solo di "es así porque yo lo digo", en lugar de referirte a un código de conducta que no respalda tu historia 🤡
@Gendergaga Si desea discutir la cadena de eventos, hágamelo saber y configuraré una sala de chat para que lo hagamos (puede ser un poco lento, está en medio de las horas de trabajo en este momento). Al menos proporcionaría más espacio para elaborar que los cuadros de comentarios. El problema no es la elección original de los pronombres, sino lo que siguió después de eso.
@Gendergaga tu respuesta fue buena! Por favor, no lo elimines. El hecho de que Safesphere no esté de acuerdo con una publicación no debe tomarse demasiado en serio. No está de acuerdo con muchas buenas respuestas y no escribe sus propias respuestas.
@Dale: la respuesta original está respaldada en archive.is/wEtJF#selection-1455.41-1455.50 pero escribiré una nueva respuesta y esta vez usaré mejores coordenadas y mejores pronombres, solo espere un poco hasta que termine
La última edición convirtió esta respuesta en no-una-respuesta, por lo que la revertí. Si cree que su respuesta es incorrecta y cree que ya no debería estar aquí, puede eliminarla. La eliminación es la forma adecuada de lidiar con una publicación que desea eliminar; editarlo en una no respuesta no lo es. (Tenga en cuenta que hubo un problema anterior sobre la eliminación masiva, pero esto es aparte. Eliminar una respuesta ocasional porque honestamente cree que está mal y que no se puede corregir está bien, incluso si eliminar una mayor cantidad de publicaciones de una sola vez no lo estaría).

¿Deja de funcionar la radio (entre dos astronautas en movimiento) al cruzar el horizonte de sucesos?

Suponiendo que el agujero negro sea lo suficientemente masivo como para que los efectos de las mareas en el horizonte sean insignificantes, entonces sus radios continuarían funcionando y su conversación continuaría sin pausa.

Ahora hay otros, que sugieren que dentro del horizonte, todo, incluida la luz, debe moverse hacia la singularidad, la singularidad se convierte en un punto en el tiempo (futuro).

Esto también es cierto. No hay contradicción entre las dos afirmaciones. Debido a que los astronautas también se están acercando a la singularidad, no es necesario que la luz salga para ir de un astronauta al otro. Si dibujas las líneas de tiempo de las comunicaciones, encontrarás que, de hecho, nunca van hacia el exterior.

¡Muchas gracias!
Su suposición es incorrecta, mis comentarios no hicieron que Simon eliminara su respuesta o cambiara su ID de usuario al nombre de un libro alemán popular. Vea el historial de edición de la respuesta y la declaración en su perfil: physics.stackexchange.com/users/24093/gendergaga
No es una suposición. En la revisión 24, dijo explícitamente: "El comentario de Safesphere... me convenció de que mi respuesta era incorrecta".
¿En serio no tienes idea de lo que está pasando? Cambió su ID y eliminó la revisión 22 por las razones que ahora se indican claramente en su perfil. Fue suspendido y SE recuperó la respuesta a la fuerza. Entonces él estaba buscando cualquier excusa para borrarlo de nuevo. Ahora está borrando todas sus respuestas.

Por lo tanto, las ondas EM ya no se propagarían esféricamente, sino solo hacia la singularidad.

Esto no es cierto porque dentro del horizonte "radialmente hacia adentro" es la única dirección radial posible , pero la métrica sigue siendo esféricamente simétrica, por lo que la restricción es solo colindante con la coordenada radial.

Si ambos astronautas están cayendo pero uno (A) está más cerca de la singularidad que el otro (B), entonces su comunicación ya está en problemas a medida que se acercan al horizonte. Su posición diferente en el campo gravitacional significa que B se ralentiza en relación con A. Cuando el que está más adentro cruza el horizonte, sus mensajes de radio a su compañero se desvanecen, suavemente, no repentinamente, porque se pierde toda su energía. No creo que se pueda recuperar la comunicación incluso después de que A cruza el horizonte.

Primero, consideremos a dos astronautas que flotan cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro. Cuando se comunican, usando rayos láser, notan que deben apuntar los rayos casi directamente hacia arriba, y que casi no hay retraso, el rayo es muy rápido. (En su marco de aceleración, la velocidad de la luz en algún lugar por encima de ellos es de mil millones de cees)

Un observador externo diría que la información tarda mucho en viajar entre los astronautas.

A continuación, los astronautas apagan los motores de los cohetes que hicieron posible el vuelo estacionario. Ahora las cosas se vuelven normales para ellos. Entonces, el rayo tarda un tiempo normal en recorrer la distancia.

La comunicación muy rápida de los astronautas era la comunicación muy lenta del observador externo, y ahora la comunicación se ralentiza aún más. El observador externo sabe que los astronautas deben estar comunicándose muy lentamente ahora.

Entonces debe ser así que caer al centro de un agujero negro lleva mucho tiempo según un observador externo. De esa forma los astronautas pueden tener una conversación bastante larga mientras caen.

Pero pueden decir muy poco durante esto... loongg ....... cooonnnnvvvvvvveeeeeeerrrrrrrrsssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssss
@Peter-ReinstateMonica continúa...

Esta es mi segunda respuesta. No se preocupe, comienza a divergir de mi primera respuesta en algún momento.

Primero, consideremos a dos astronautas que flotan cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro. Cuando se comunican, usando rayos láser, notan que deben apuntar los rayos casi directamente hacia arriba, y que casi no hay retraso, el rayo es muy rápido. (En su marco de aceleración, la velocidad de la luz en algún lugar por encima de ellos es de mil millones de cees)

Un observador externo diría que la información tarda mucho en viajar entre los astronautas.

A continuación, los astronautas apagan los motores de los cohetes que hicieron posible el vuelo estacionario. Ahora las cosas se vuelven normales para ellos. Entonces, el rayo tarda un tiempo normal en recorrer la distancia.

La comunicación muy rápida de los astronautas era la comunicación muy lenta del observador externo, y ahora la comunicación se ralentiza aún más. El observador externo sabe que los astronautas deben estar comunicándose muy lentamente ahora.

Cuando se apagaron los motores del cohete, sucedieron cuatro cosas según un observador externo:

  1. La velocidad de comunicación saltó de muy lenta a extremadamente lenta
  2. La velocidad de los cerebros de los astronautas no cambió.
  3. La velocidad de la comunicación comenzó a acelerarse
  4. La velocidad de los cerebros de los astronautas comenzó a acelerarse

Todo esto sucedió porque los astronautas se movían muy rápido cuando flotaban cerca del horizonte de eventos, que a menudo se dice que se mueve a la velocidad de la luz. Cuando apagaron los motores, comenzaron a desacelerar, y el tictac de sus relojes y la velocidad de comunicación comenzaron a acelerarse.

Entonces, un observador externo dice que las ondas de radio pueden viajar entre los astronautas muchas veces durante el otoño, porque las ondas de radio viajan bastante rápido entre los astronautas, mucho más rápido que entre los astronautas que se encuentran cerca del horizonte de eventos.

¿Los observadores que caen no marcan el tictac más lento que los vistos por un observador externo? En particular, el observador externo ve un número finito de tics, mientras que el observador que cae ve un número mayor.
@ usuario253751 Seguro. El observador externo pasa un tiempo infinito viendo esos tics que ocurren sobre el horizonte, porque la luz tarda un tiempo infinito en viajar desde el horizonte hasta el observador externo, lo que mi observador externo sabe. Mi observadora externa es una comentarista externa, su trabajo es comentar los eventos dentro y fuera del horizonte de eventos.
Correcto, entonces el observador externo ve que la velocidad de la comunicación se ralentiza a medida que el observador se acerca al horizonte de eventos, ¿verdad?
@ usuario253751 Sí.

Las radios no funcionarían porque el gradiente de gravedad rompería las radios (y los astronautas) en pequeños pedazos.

Iba a decir que esto dependería del radio del horizonte de eventos, pero después de buscar el agujero negro más grande conocido (TON 618, radio del horizonte de eventos = 1300 AU), leí que emite una energía equivalente a aproximadamente 140 billones. veces la de nuestro sol. Incluso acercarse al horizonte de eventos va a ser problemático.
¿Cómo emite energía un agujero negro?
El agujero negro no, pero su disco de acreción sí. Toda la materia que cae (que ya se mueve a una fracción significativa de c ) choca con otra materia que sufre el mismo destino, y esto libera energía, parte de la cual se propaga hacia el exterior.
¿Deja de funcionar la radio (entre dos astronautas en movimiento) al cruzar el horizonte de sucesos?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v