¿Se mueve un agujero negro por el espacio? ¿Qué sucede con otras cosas a su alrededor?

Creo que un agujero negro se movería por el espacio como las estrellas y las galaxias. Pero entonces el problema es, ¿qué pasará con el horizonte de eventos y la esfera de fotones que orbitan el agujero negro? Si un agujero negro se mueve a través del espacio, ¿no permite que los fotones que orbitan a su alrededor escapen o caigan en él, por lo que el agujero negro siempre debería perder la esfera de fotones?

Lo mismo para el horizonte de eventos, ¿se mueve junto con el agujero negro? ¿Cómo puede moverse? ¿No permite que algún fotón en el horizonte de sucesos se escape como el rastro de un cometa?

Respuestas (4)

Los agujeros negros se mueven como cualquier otra materia. La esfera de fotones, el horizonte de eventos, al igual que la órbita circular estable más interna, etc., etc., se mueven junto con el BH, tal como se definen en relación con el marco de reposo del BH, es decir, su velocidad relativa es cero.

Tener el agujero negro en movimiento realmente no afecta mucho a (por ejemplo) las trayectorias de las partículas: es muy raro que un fotón quede atrapado (incluso por un corto tiempo) en la esfera de fotones, y sería igualmente raro para un fotón en movimiento agujero negro, pero las trayectorias de los fotones simplemente serían ligeramente diferentes (en particular, necesitarían tener un componente de velocidad en la dirección del movimiento del agujero negro. Pero definitivamente no sucede nada extraño o exótico aquí, y basado en el principio fundamental de Invariancia de Lorentz (siendo las cosas iguales desde diferentes marcos de referencia de velocidad) no se permite que suceda nada exótico.

Bueno, aún no lo sabemos. Sin embargo, si considera la radiación de Hawking, que muestra que los efectos cuánticos permiten que los agujeros negros emitan radiación de cuerpo negro, se puede teorizar que los agujeros negros y sus horizontes de eventos pueden moverse.

Y si es cierto que los agujeros negros son estrellas de neutrones colapsadas y, como sabemos, las estrellas se mueven, esta es una prueba más de que los agujeros negros se mueven.

Además, si de hecho las galaxias se mueven y se encuentran agujeros negros en los centros de las galaxias, aún más evidencia para su consideración.

No creo que puedas asumir que un agujero negro emitirá fotones solo porque se mueve, su campo de gravedad se moverá con él, aún reteniendo los fotones.

Como lo más probable es que los agujeros negros se estén moviendo y no observamos radiación de fotones, esto parecería indicar que no hay una "cola de cometa de fotones" como resultado del movimiento del agujero negro, o ya lo habríamos visto.

Supongamos que dos agujeros negros se están moviendo uno hacia el otro en un curso de colisión y uno es más grande que el otro, podría pensar que el más grande podría alejar los fotones del más pequeño. No es probable, la colisión ocurrirá y aún no escaparán fotones, solo tendrá un agujero negro en movimiento más grande. Una pluma y una piedra caen a la misma velocidad en el vacío.

Ahora bien, si un agujero negro gigante es una estrella de neutrones colapsada que gira y se mueve, esa "cola de cometa" puede observarse como los brazos espirales de una galaxia.

La pregunta no tiene nada que ver con la radiación de Hawking, ni tampoco con los horizontes de eventos en movimiento. BH no siempre son estrellas de neutrones colapsadas (probablemente rara vez). No hay "si" en si las galaxias se mueven o si BH están en sus centros. La pluma y la piedra no tienen el mismo campo gravitatorio. Los brazos espirales de galaxias son estrellas y gas y no tienen nada que ver con BH, que no tienen nada que ver (en general) con NS giratorio...

Suponiendo que el BH tuviera una esfera de fotones estable.

Creo que puedes tener un punto. En especial, por los fotones que orbitan alrededor del agujero negro y se mueven a la vez en dirección opuesta a la del agujero negro. Debe haber un retraso en la velocidad de la luz entre el movimiento real de la singularidad y la evolución de la curvatura en los bordes del horizonte de eventos. Entonces, los fotones en el extremo posterior del horizonte de eventos viajan a la velocidad de la luz c (nota que c es constante), pero el EH se ha movido un poco hacia adelante, por lo que deberían estar fuera de EH por un momento que debería permitirles escapar del EH.

Supongamos que hay un retraso de 1 nano segundos entre el movimiento real de la singularidad y la evolución de la curvatura en el horizonte de sucesos. Los fotones se mueven según el EH de la singularidad hace 1 nanosegundo. Ahora, de repente, (1 nano segundo después), el EH se ha movido (digamos) 1 micrómetro. Los fotones según EH más antiguo deberían caer fuera de EH y, por lo tanto, escapar de EH.

Lo mismo puede aplicarse a los fotones en el extremo frontal de EH y deberían caer en el agujero negro.

No sé si y cómo las matemáticas dan cuenta de esto.

Puedo entender un satélite norte/sur alrededor de la tierra porque la velocidad del satélite puede permanecer igual en relación con la tierra en ambas direcciones porque su velocidad no tiene que ser constante. Pero la luz que va de norte a sur alrededor de un agujero negro, su velocidad tiene que ser la misma en relación con la singularidad, al mismo tiempo ser constante en ambas direcciones, lo cual es difícil de comprender.

Este razonamiento no puede funcionar realmente ya que el movimiento es relativo. Dos cosas a tener en cuenta: 1. Vaya al marco donde está en reposo el agujero negro. ¿Cómo explicarías este fenómeno en ese marco? 2. Comience con un agujero negro en reposo, luego aumente a un marco donde se mueve. Esto siempre se puede hacer, por lo que todos los agujeros negros siempre deberían perder sus esferas de fotones de esta manera, lo cual es absurdo.
@ACuriousMind: ¿puede señalar una prueba física de la existencia de una fotoesfera? Si lo vemos, entonces bh lo está perdiendo, si no lo vemos, ¿cómo sabemos que está ahí?
Hay muchos problemas con esta respuesta, bien destacados por @ACuriousMind. Estos son problemas relativistas especiales, no GR --- no hay problema con que la luz siempre viaje a la misma velocidad. Y tenga en cuenta que la esfera de fotones es un punto de equilibrio inestable y nunca estaría llena de fotones eternamente atrapados en ningún modelo; están allí transitoriamente. La esfera de fotones se ve en animaciones de lentes populares, por ejemplo, 49.media.tumblr.com/c3443b901a2fe91737deab060128f7a7/… , que eventualmente podría ser resuelta por el telescopio del horizonte de eventos.
@DilithiumMatrix: puedo mostrar cualquier cosa en una animación. De todos modos, si la esfera de fotones no es estable, entonces eso responde a la pregunta: la esfera de fotones se pierde (de alguna manera). Actualizaré mi respuesta así. Si la esfera de fotones no es estable, entonces, el BH está perdiendo la esfera de fotones de cualquier manera.
@DilithiumMatrix: estaba tratando de evaluar la constante c desde el centro del marco de la galaxia. Ese marco debería ver a BH moviéndose y la luz zigzagueando de un lado a otro con respecto a BH. Por ejemplo, si vemos la luna desde la referencia del sol, formaría una hélice donde la luna se mueve a diferentes velocidades cuando se ve de un lado a otro desde el sol. Entonces, eso está bien. Pero si reemplazamos la luna con la luz, el sol debería ver la luz moviéndose de un lado a otro con diferentes velocidades, aún siendo constante. No estoy cuestionando la relatividad, tratando de entender cómo se explicaría esa situación.

Se teoriza que los agujeros negros están solo en el centro de las galaxias. Estas galaxias se mueven entre sí. Por la expansión del espacio entre ellos, esto significa que el objeto en el centro en relación con el espacio que lo rodea no se mueve en absoluto. Espero que esto ayude con tu pregunta.

Sugiero comenzar a usar el carácter "," en sus oraciones. Tiene una oración de 5 líneas sin un solo ",".
Solo los agujeros negros supermasivos están en el centro de la galaxia. Hay muchos agujeros negros normales de estrellas muertas. Algunos incluso se fusionaron entre sí.
@heather gracias por editar mi pregunta Tiendo a divagar en mi enfoque para responder preguntas. Este es un intento de aliviar la prosa formal y es un intento de ser más accesible. Ahora entiendo que obviamente este no es el caso de este foro. Sólo una crítica sobre
@heather en continuación. Solo una crítica sobre su edición de mi pregunta. Soy británico, deletreamos la palabra centro y no como nuestros primos estadounidenses, de los cuales deduzco que lo eres, y como tal, usamos el inglés de Queens lol.