¿Puede la luz escapar de un agujero negro? [duplicar]

No, esta es una mala descripción de lo que sucede en el horizonte de eventos. Sin embargo, el concepto de velocidad de escape también es una descripción pobre de lo que sucede, ya que eso implica que la luz intenta escapar pero vuelve a caer en su destino.

No hay una forma sencilla de explicar lo que sucede porque la relatividad general implica conceptos que son profundamente ajenos a la experiencia cotidiana. Creemos que sabemos lo que queremos decir con una longitud, y sabemos lo que queremos decir con un intervalo de tiempo, por lo que una velocidad seguramente debe ser solo una longitud dividida por un intervalo de tiempo. El problema es que las ideas simples de longitud y tiempo se rompen en el horizonte de sucesos. Técnicamente, nuestras coordenadas de longitud y tiempo se vuelven singulares allí, y ya no existe una definición simple de velocidad.

Hay varias formas de evitar esto. Un método es usar un sistema de coordenadas diferente que no sea singular, pero luego las coordenadas no tienen un significado intuitivo. Tomo este enfoque en mi respuesta a ¿ Por qué un agujero negro es negro? donde utilizo las coordenadas Gullstrand-Painlevé para calcular la velocidad de la luz. Con este enfoque, puede mostrar que la velocidad de un rayo de luz saliente es cero en el horizonte, por lo que si envía un rayo de luz hacia afuera justo en el horizonte, la luz se congela allí sin poder moverse. Sin embargo, esta velocidad no es lo que usted y yo entendemos por velocidad cuando estamos lejos del agujero negro.

Probablemente la forma más intuitiva sea considerar la velocidad de la luz a medida que nos acercamos al horizonte de sucesos. Hago esto en mi respuesta a ¿Velocidad de la luz en un campo gravitacional? . Esa respuesta incluye un gráfico que muestra que la velocidad de la luz cae hacia cero a medida que nos acercamos al horizonte, aunque solo para ilustrar cuán extraño es el comportamiento, la velocidad de los rayos de luz entrantes a cero, así como la velocidad de un rayo de luz saliente.

La luz se desplaza hacia el rojo cuando sale de la vecindad de un agujero negro, y el desplazamiento hacia el rojo tiende al infinito a medida que la fuente de luz se acerca al horizonte, sin embargo, esto no suele estar asociado con el cambio de velocidad (aunque supongo que podría ser ). Describiría el desplazamiento hacia el rojo como resultado de la dilatación del tiempo. El tiempo corre más lentamente cerca del agujero negro, por lo que para la misma luz hay más ciclos por segundo (dilatado en el tiempo) cerca del agujero negro que lejos de él, es decir, un observador cerca del horizonte observa que la luz es más azul que un observador lejano. desde el horizonte

Si un agujero negro fuera negro porque la luz se desplaza hacia el rojo, entonces no sería un agujero negro, ya que podríamos verlo. Cualquier luz que se "emita" proviene de los discos de acreción alrededor del agujero negro, donde ocurren las reacciones que emiten fotones. Dentro del horizonte de sucesos, la velocidad de escape está por encima de la velocidad de la luz, y dado que la luz tiene masa (por su energía), no puede escapar.

Pido disculpas si entendí mal la pregunta o si solo tengo un conocimiento falso, y espero haber entendido bien la terminología.

¿Puede la luz escapar de un agujero negro?

No. Si pudiera, no sería un agujero negro.

Escuché que un agujero negro no es negro porque su velocidad de escape es mayor o igual a la velocidad de la luz. Pero en cambio, es negro porque la luz que se emite desde un agujero negro se desplaza hacia el rojo debido a la curvatura del espacio-tiempo cerca de ese agujero negro. 1. ¿Es cierto o no?

No. Es negro porque la luz no puede salir. La luz no se emite en absoluto. Y tenga en cuenta que incluso si se emitiera luz, no cambia la frecuencia. El corrimiento al rojo gravitacional es donde la luz se emite a una energía más baja. Vea lo que dijo Einstein : "Un átomo absorbe o emite luz a una frecuencia que depende del potencial del campo gravitatorio en el que está situado". También tenga en cuenta que la curvatura del espacio-tiempo se relaciona con la segunda derivada del potencial, y la frecuencia de emisión depende de la profundidad del potencial.

2. Si es cierto, entonces dime, ¿cómo es que la luz escapa de un agujero negro para ser desplazada hacia el rojo en primer lugar?

no es verdad La luz no escapa del agujero negro. Porque en el horizonte de sucesos la velocidad "coordenada" de la luz es cero. Como dijo John Rennie, la velocidad de un rayo de luz saliente es cero en el horizonte, y la velocidad de un rayo de luz entrante también es cero. Lo que la gente no te dice es que la velocidad de la luz varía en un campo gravitacional. Vea a Einstein diciendo eso en el segundo párrafo aquí . Un agujero negro es donde esto se lleva al extremo. Tenga en cuenta que la "analogía de la cascada", donde un campo gravitacional se describe como el espacio que cae hacia adentro, es una tontería de la ciencia pop.