Me dijeron que los fotones no tienen masa (en reposo). Sin embargo, pensé que los agujeros negros se llaman "negros" porque ninguna luz puede escapar de la fuerza de la gravedad en su vecindad. De alguna manera creo que, si la luz son solo fotones, entonces no debería verse afectada por la gravedad. Por lo tanto, los agujeros negros pueden atrapar todo menos la luz.
¿Echo de menos algo? ¿Es la luz más que un montón de fotones? O tal vez los agujeros negros no son exactamente lo que pienso.
Un objeto masivo como un agujero negro dobla el espacio-tiempo de una manera "singular". Pero no es necesario mirar los agujeros negros para observar fenómenos que pueden afectar la trayectoria de la luz. A través de la lente gravitatoriaEn efecto, las estrellas que están "detrás" de las galaxias pueden verse desde la Tierra porque su luz está siendo desviada por los efectos gravitacionales de la galaxia entre la estrella y la Tierra. Volviendo a la "mecánica" de la relatividad general, la luz viaja en geodésicas, que están determinadas por la geometría del espacio-tiempo. Este último, a su vez, está determinado por la distribución de la materia en el universo. Alrededor de los agujeros negros masivos, la idea de línea recta, que es un caso especial de las geodésicas en el espacio plano, cambia a una trayectoria curva. Entonces, se puede decir que la luz todavía viaja en línea recta, el único problema es que esta línea recta está deformada por la distribución de masa a su alrededor.
Para entender por qué la luz también se ve afectada por la gravedad, se puede argumentar que la relatividad general es una "extensión" de la relatividad especial, donde se puede pensar que la masa y la energía son lo mismo hasta una "tasa de cambio" fija dada por la velocidad. de luz en el vacío: . Los fotones no tienen masa, pero si energía según , dónde es la frecuencia de la luz observada. De hecho, la energía es uno de los 10 componentes del tensor (simétrico) de tensión-energía que figura en las ecuaciones de campo de Einstein para la geometría del espacio-tiempo.
Con la gravedad notamos que todo se ve afectado de forma independiente de la masa. Un objeto ligero y un objeto masivo con la misma velocidad se mueven igual bajo la gravedad. Y el movimiento es uno para hacer converger líneas (si todo se dibuja hacia el centro de la tierra, se dibujan juntos). Un espaciotiempo curvo hace exactamente eso, al igual que todos los caminos desde el polo norte convergen en el polo sur, si tenemos un espaciotiempo curvo, todo puede converger debido a la curvatura, independientemente de si es ligero o pesado.
Una vez que todo se mueve de esa manera, independientemente de la masa, entonces la luz misma se ve obligada a hacerlo. El espacio-tiempo fuera de un agujero negro es curvo, por lo que afecta la luz fuera de un agujero negro. La curvatura fuera del agujero negro fue fijada por la materia que colapsó para formar el agujero negro, y estableció una curvatura que engendra una curvatura igual, que persiste en el tiempo. Para un horizonte de eventos, esos caminos (que funcionan igual de bien independientemente de la masa de la cosa que los sigue) no se alejan más del agujero negro, por lo que nada (ni siquiera la luz) puede escapar porque todo se ve afectado a distancia. independientemente de cuanto mas tenga.
floris
ingeniero espacial
mago brillante