Si traza un diagrama de espacio-tiempo de un objeto que cae a través del horizonte de sucesos de un agujero negro, y dibuja los "conos de luz" pasados y futuros del objeto en cada punto, ¿no tendría el punto infinitamente al horizonte de sucesos un cono de luz que permite que la luz que irradia el objeto llegue a un observador fuera del horizonte de eventos en el tiempo = infinito? (en el punto en que el objeto toca el horizonte de sucesos, un fotón irradiado nunca llegará al observador fuera del horizonte de sucesos) Si es así, ¿por qué no lo hacemos nosotros, fuera del horizonte de sucesos de los agujeros negros que se forman por el colapso de las estrellas, observar la luz de la estrella que colapsa (también conocida como la luz de una supernova que forma un agujero negro) para siempre? Por favor, hágamelo saber si estoy equivocado.
A medida que el material cae a un horizonte, emitiendo luz a medida que avanza, hay tres efectos a considerar: la línea de mundo del emisor, el corrimiento al rojo de la luz y la intensidad de la luz (efecto de faro).
A medida que el emisor envía señales de luz, se desplazan cada vez más hacia el rojo y se atenúan cada vez más y son cada vez menos frecuentes en un receptor en algún lugar fuera del horizonte. Para las señales que parten de lugares cercanos al horizonte, la frecuencia y la intensidad caen exponencialmente con el tiempo en el receptor. Frente a tal decaimiento exponencial, se podría decir que nunca llega a cero, pero normalmente no decimos eso para otros casos de decaimiento exponencial, como los átomos que se descomponen hasta su estado fundamental. Simplemente decimos que el átomo se descompone. Entonces, por la misma lógica, deberíamos decir que la luz recibida de una estrella que colapsa cae a una intensidad cero, y no es necesario esperar un tiempo infinitamente largo para que esto sea así. Por lo tanto, el agujero negro es de hecho negro,
Y, sin embargo, de acuerdo con una definición muy natural de simultaneidad, el material que cae no cruza del todo el horizonte en una cantidad de tiempo finita registrada en el reloj distante, por lo que la materia que se mueve para formar el agujero negro nunca termina su colapso hacia sí mismo. horizonte. Esto suena como una conclusión muy extraña, pero se debe a la relatividad de la simultaneidad y una dilatación del tiempo que tiende al infinito. Hay muchos otros marcos de referencia y, por lo tanto, definiciones de simultaneidad, en los que el agujero negro se forma en un tiempo finito. Y las predicciones de lo que hacen las señales emitidas cuando llegan a otro lugar son independientes de tales detalles. Las señales mueren. El agujero es negro.
No estas equivocado. Si pudiéramos vivir para siempre, y si pudiéramos observar energías de luz indefinidamente pequeñas, observaríamos la luz del material que cae en un agujero negro en formación para siempre. Debido a que el tiempo parece detenerse en el radio de Schwarzschild, surge el problema de si realmente se puede formar una singularidad. En 1939, Julius Robert Oppenheimer y uno de sus alumnos, Hartland Snyder, publicaron el artículo seminal sobre el colapso gravitacional en un agujero negro (Oppenheimer JR, Snyder H., 1939, On Continued Gravitational Attraction, Phys. Rev. 56, 455 ) . Concluyeron que, desde el punto de vista de un observador exterior, “es imposible que se forme una singularidad en un tiempo finito”.
Las cosas que generalmente se llaman agujeros negros en la terminología moderna son soluciones de estado estable de la ecuación de Einstein que asumen condiciones de contorno que nunca aparecen físicamente en la práctica. Como lo describen Oppenheimer y Snyder, estas soluciones nunca ocurren en nuestro universo.
Jim