Me pregunto si un agujero negro puede absorber fotones cuyas longitudes de onda sean mayores que el tamaño del horizonte del agujero negro. He visto diferentes opiniones contradictorias sobre la respuesta. Por ejemplo , aquí en PSE , la respuesta aceptada afirma que la respuesta es no, sin dar ninguna justificación. Mientras que en los foros de física , creo que todas las respuestas apuntan a que sí, un agujero negro debería poder absorber fotones cuyas longitudes de onda sean mayores que el tamaño del horizonte del agujero negro.
Si la respuesta es sí, entonces los agujeros negros son cuerpos negros perfectos, ¿verdad? ¿O es más complicado, porque, como afirman algunas respuestas en los foros de física, un agujero negro podría tener solo una pequeña probabilidad de absorber fotones cuyas longitudes de onda son mayores que el tamaño del horizonte (aunque no se da una justificación matemática), por lo tanto, aunque podría ser posible que un BH absorba tales fotones, aún podría no ser un cuerpo negro.
Editar: Esto es lo que me dijo un especialista de QFT:
Creo que tu pregunta no tiene respuesta. "Un solo fotón" requiere saber cómo cuantificar el campo EM cerca de un agujero negro. Ese es un problema abierto. Y también, las partículas "únicas" no existen objetivamente en marcos acelerados. Ver el efecto Unruh.
No estoy satisfecho con las dos respuestas actuales. No se ocupan del comentario anterior en absoluto. Además, parecen contradecirse entre sí y no son muy claros.
El fotón es una partícula puntual elemental en el modelo estándar de la física. tiene energia= , espín 1 y masa cero. La longitud de onda, asociada a la frecuencia , está en la función de onda del fotón, donde es la probabilidad de que el fotón se encuentre en un momento dado . No es la medida del fotón, que es siempre un punto "partícula elemental", una entidad mecánica cuántica.
Entonces, si la longitud de onda correspondiente es más grande pero del orden del área de la sección transversal del horizonte del agujero negro, el fotón aún tendría una alta probabilidad de golpearlo. Tendría que ser una longitud de onda mucho más grande para reducir la probabilidad de ser capturado a un número pequeño.
La respuesta al título:
¿Puede un agujero negro absorber fotones cuyas longitudes de onda sean mayores que el tamaño del horizonte BH?
Siempre habrá una probabilidad de que un fotón de longitud de onda muy larga sea absorbido por el agujero negro, dada la definición mecánica cuántica de un fotón. La probabilidad disminuye a medida que la longitud de onda se vuelve mucho mayor que la dimensión del horizonte del agujero negro.
GR (relatividad general) es una teoría clásica, describe la dinámica de objetos puntuales en un espacio-tiempo curvo. Para ser aplicable a un fotón, la longitud de onda debería ser insignificante si se compara con la dimensión del horizonte de eventos de un agujero negro.
Sin embargo, a medida que un fotón avanza hacia el horizonte, experimenta un desplazamiento hacia el azul en la frecuencia, por lo tanto, un acortamiento progresivo de la longitud de onda medida por observadores estacionarios a lo largo del camino que se aproxima. Eso significa que el fotón debe concebirse como un punto cuando cruza el horizonte.
Según el argumento anterior, la respuesta es sí, el fotón debería ser absorbido por el agujero negro, independientemente de la longitud de onda inicial.
Nota: Sin embargo, una respuesta definitiva puede provenir solo de una descripción cuántica del proceso, si la hay.
Vladímir Kalitvianski
estilo