¿Podemos detectar ondas gravitacionales generadas desde el interior del horizonte de eventos de un agujero negro? [duplicar]

La relatividad general evita que la luz escape de un agujero negro, pero ¿también se aplica a las ondas gravitacionales?

Yo diría "no" con un breve razonamiento de que nada que lleve masa/energía puede superar las fuerzas gravitatorias que definen un agujero negro. ... Pero entonces, no me sorprendería si mi razonamiento pasara por alto algo.
@GyroGearloose Lo mismo para mí. Pero tampoco puedo apoyar mi punto de vista.
@Asher, no creo que sea un duplicado porque la pregunta que vinculaste se refiere a una propiedad estática , la masa del agujero negro. Tal vez las respuestas allí también cubran una parte de esta pregunta. Vale la pena leerlos de todos modos.
@GyroGearloose La respuesta principal allí señala que lo que llamamos gravedad es realmente un efecto de la curvatura del espacio-tiempo local , no de la curvatura del espacio-tiempo en otro lugar ... aunque ahora que lo pienso, las ondas conceptualmente "generan" en algún lugar y "se propagan " a otro lugar, así que no voy a cuestionar su desacuerdo. Con respecto a su primer comentario, "nada que lleve masa/energía puede superar las fuerzas gravitatorias que definen un agujero negro", ¿cómo afectaría la gravedad a un gravitón? (Retóricamente, dudo que tengamos alguna respuesta para eso).
@Asher esto es exactamente lo que pienso (pero no estoy seguro). Mi heurística me dice que hay una diferencia conceptual entre la gravedad estática y el cambio de gravedad... pero estoy lejos de tener siquiera un concepto heurístico de cómo el cambio (en función del tiempo) podría estar incrustado en el espacio-tiempo, donde el tiempo es una parte integral y no un parámetro disponible.
La curvatura de @GyroGearloose evoluciona de acuerdo con la ecuación de Einstein. Así como los campos electromagnéticos evolucionan según la Ecuación de Maxwell. No tiene que etiquetar las cosas como este tipo de campo o ese tipo de campo, simplemente coloque los campos y resuelva la evolución.

Respuestas (3)

Incluso si toda la masa detrás del horizonte desapareciera mágicamente en un momento, no lo notarías desde fuera del horizonte.

Se podría suponer que en este caso ya no queda masa que pueda doblar el espacio-tiempo y el campo gravitatorio desaparecería con c, pero por otro lado hay que tener en cuenta la dilatación del tiempo:

Desde la perspectiva del observador externo, todo lo que forma el agujero negro se apila en el horizonte y se acerca asintóticamente a medida que el tiempo se acerca al infinito, simplemente porque el factor de dilatación del tiempo se acerca a 0 cuando un objeto se acerca al horizonte.

Por lo tanto, lo que sucede dentro de un agujero negro en un tiempo propio dado de un observador que cae ni siquiera tiene un tiempo coordenado correspondiente en el exterior del agujero negro (matemáticamente imaginario, pero técnicamente después del infinito), porque desde esa perspectiva toma una cantidad infinita de tiempo incluso para acercarse al horizonte, sin mencionar detrás de él.

Si desde nuestra perspectiva no hay nada detrás del horizonte, no hay nada que pueda crear ondas gravitacionales detrás del horizonte. En otras palabras: pase lo que pase detrás del horizonte, fuera del horizonte todavía no ha pasado.

Así que la respuesta sería no, no puedes enviar ondas gravitacionales desde el interior de un agujero negro hacia el exterior, simplemente porque aún no has estado cayendo a través del horizonte en el sistema de un observador externo. Desde su perspectiva, siempre estás fuera del agujero negro y nunca pasas por el horizonte hasta el infinito.

Leonard Susskind explica esto aquí y aquí , y John Rennie lo menciona en esta publicación .

Las ondas gravitatorias emitidas dentro del horizonte de eventos no logran salir del horizonte de eventos porque viajan a la velocidad de la luz. Y una señal a la velocidad de la luz desde el interior permanece en el interior.

Por lo tanto, las ondas emitidas dentro del horizonte de eventos nunca se observan en el exterior del horizonte de eventos.

Si se puede crear una onda gravitacional dentro del horizonte de eventos, no veo ninguna razón por la que no escape de él. Puede que no sea posible crear un GW dentro del horizonte de eventos, pero esa es una pregunta diferente.

Cuando decimos que nada puede escapar del horizonte de sucesos, la razón de ello es la enorme gravedad más allá del horizonte de sucesos. Es probable que este argumento no se aplique a la gravedad, que es la causa del argumento en sí.

Recuerde, la gravedad causa el agujero negro, no al revés. Porque la gravedad estaba allí antes de que se formara el agujero negro, no que la gravedad apareciera después de que se formara el agujero negro. La gravedad controla el agujero negro, no es que el agujero negro controle la gravedad.

GR en sí mismo predice GW, no estoy seguro si especifica la ubicación de origen del mismo.

Además, si un GW no puede escapar de EH, y supongamos que puede ingresar a EH, eso implicaría que un GW puede ser absorbido por un BH. Si ni siquiera puede entrar, eso implicaría que GW puede reflejarse en EH. Estas serían preguntas de seguimiento.

Una onda gravitacional no puede escapar de un horizonte de eventos porque un GW viaja a la velocidad de la luz y el interior si un horizonte de eventos está (por definición) causalmente desconectado del exterior en el sentido de que el cono de luz pasado de cada evento en el exterior no se cruza el interior en absoluto.
@Timaeus: la causa/razón/base de esa definición es la gravedad misma. No creo que la gravedad se restrinja a sí misma (oa su propia onda) de escapar.
No tengo idea de lo que estás diciendo. Un evento puede estar fuera del cono de luz pasado de otro evento incluso sin gravedad. Puede tener una familia de observadores (como los observadores hiperbólicos en SR) que tienen un horizonte tal que el cono de luz pasado de cada evento de los observadores no intersecta alguna región del espacio-tiempo. Literalmente definimos el horizonte de eventos en términos de estar fuera de los conos de luz pasados ​​de una familia de observadores. Es simplemente la definición. Como decir que algunos números enteros son impares cuando no logran ser el doble de un número entero. Es meramente una definición. No es profundo en absoluto.
@Timeus: Sí, lo entiendo. Lo que digo es porque la definición misma es en términos de 2, por definición (sin probar) 2 es par. Es posible que te estés perdiendo la razón básica de todas las definiciones con respecto a EH. Esa razón no es otra que la gravedad hasta donde yo sé.
No, alguien podría entregarle una variedad y una métrica y definir qué es un cono de luz pasado, luego podrían etiquetar una familia de observadores y pedirle el horizonte de eventos para esa familia. Podrías calcular el cono de luz pasado de cada evento para la familia de observadores y luego tomar la unión de ese conjunto, y luego tomar el límite, y ese es el horizonte de eventos. Podrías hacer eso sin estudiar GR o saber qué es la gravedad. Es una función de la métrica y la variedad y la definición. Puramente una función de eso. Todo lo que hace la Ecuación de Einstein es decirle a la métrica cómo evolucionar.
Podrías usar la Ecuación de Einstein activamente para resolver un problema de Cauchy. O podría usarlo de manera más pasiva para tomar una variedad completa y luego dar un visto bueno o malo sobre si satisface o no la ecuación de Einstein. La variedad y la métrica y la familia de observadores hacen la variedad. Se detiene y pregunta qué es antes de declarar que un evento está en el último cono de luz o no. No le dice a las diferentes ondas que están o no en el cono de luz pasado dependiendo de qué cosa haya en ese evento. El evento en sí (el punto en la variedad) está en el cono o no
Acepto que es posible que GW no se genere dentro de EH. Pero no sabemos lo que sucede allí. Y por esa lógica, la pregunta en sí puede perder sentido porque nunca sabríamos si el GW se generó dentro o fuera de EH. Otro ejemplo: la velocidad de la luz disminuye cerca de EH. Si todo lo que se aplica al cono de luz, también se aplicara a la gravedad, entonces la velocidad de la gravedad también disminuiría cerca de EH. Lo cual creo que no es cierto. Según esa lógica, la gravedad (como la luz) no podría hacer que EH fuera ineficaz.
Si se generó fuera, entonces, por definición, lo sabríamos. Obviamente no te has molestado en leer ninguna pregunta y respuesta sobre cómo funciona la gravedad. Cuando una bola de gas colapsa, deja el espacio-tiempo fuera de la nueva ubicación del gas en un estado curvo, y las cosas reaccionan a esa curvatura. No transmite lo que está pasando en el interior. Realmente necesitas aprender los conceptos básicos de la relatividad. La métrica evoluciona de acuerdo con la Ecuación de Einstein, eso es lo que está pasando y tienes variedades con tensores de tensión-energía y tensores métricos.
Bien, en términos de tensores, métricas y variedades, ¿no son las ondas gravitacionales, ondas en el tensor/métrico, etc., u ondas en su evolución? Llamo gravedad (o curvatura) a la combinación evolucionada de todos ellos. Si ese combo evolucionado se propaga dentro del horizonte de sucesos, no restringiría el escape de su propia onda. Puede restringir todo lo demás, pero no a sí mismo. Si todavía no tiene sentido, uno de nosotros debe estar perdiendo algo.
Si la evolución final dentro de EH no se define o no se conoce, entonces su onda también permanece indefinida, lo que implica que la creación de GW dentro de EH no está definida. GW son ondulaciones en el espacio (o su curvatura). ¿Está definida esa curvatura dentro de EH?
A uno de nosotros le falta algo. No entiendes cómo funciona GR. No hay nada en las ecuaciones que etiquete las cosas y las trate de manera diferente. Si prefiere definir un horizonte de eventos como una superficie a la que nada escapa (incluso las ondas gravitacionales), finalmente comprenderá que esto es solo una consecuencia de una definición. Obtendrás el espíritu de la respuesta correcta. Entonces solo tendrás que aprender cómo funciona la gravedad. Que es que la métrica evoluciona según la Ecuación de Einstein como el campo electromagnético evoluciona según la Ecuación de Maxwell. Estudia el ejemplo de SR
No entiendo completamente las matemáticas GR, pero entiendo el concepto lo suficiente como para responder esta pregunta. Déjame intentarlo una última vez. GR funciona en función de ciertas propiedades del espacio vacío que pueden incluir tensores, métricas, etc., etc. El valor de estas propiedades y la cantidad de masa deciden dónde está el EH. El espacio mismo no es otra cosa que estas propiedades. Por lo tanto, una onda en el espacio en realidad tiene que ser una onda en el valor de estas propiedades. Esta ondulación en los valores de las propiedades alterará el propio EH. Vuelvo a decir, si GW puede crearse dentro de EH, entonces también pueden escapar.
Simplemente estás equivocado, seriamente equivocado en muchos, muchos niveles. La curvatura no es causada por la masa. El horizonte de eventos está determinado por la variedad completa y sus propiedades globales y las personas que realizan simulaciones a veces ni siquiera pueden encontrarlo con precisión debido a su dependencia de la estructura global. La EH no es , repito, no otra cosa que el límite entre las cosas que pueden afectar al exterior y las cosas que nunca lo harán. No es una distancia especial de alguna masa. No comprende lo suficiente como para responder correctamente a esta pregunta. Necesitas aprender la definición de un EH.
@Timaeus: Agregando a los últimos comentarios: el GW (onda espacial) que pasa, ¿cómo transporta energía? Lo hace en forma de valores modificados de las propiedades del espacio, que vuelven a su valor normal/natural una vez que ha pasado la ola. Esta onda expansiva en el valor de las propiedades no va a ser detenida por nada porque afecta el comportamiento de todo lo que se encuentra en su camino, incluidos los agujeros negros. Si sustituye diferentes valores de estas propiedades en GR, GR dará resultados diferentes. Estos diferentes resultados pueden propagarse a través del agujero negro sin violar las ecuaciones.
El EH en realidad se define como el límite entre las cosas que pueden salir y las cosas que no. Leer una definición adecuada. Todo lo que sale debe, por definición , haberse originado fuera del horizonte de sucesos. Esto no es profundo ni controvertido en lo más mínimo, es la tautología más estúpida que existe. Dado que definimos el horizonte de eventos como el límite entre las cosas que pueden salir y las cosas que no, el límite depende de toda la estructura global (futuro, pasado, todo) y , por definición, nada nunca nunca nunca nunca nunca nunca nunca nunca sale. Es literalmente así de simple.
Y, solo estás inventando cosas. Eso es literalmente ofensivo.
Sí, inventé la parte de energía. Mis disculpas por eso. ¿Hay una explicación sobre cómo (en qué forma) transportan energía? Indíqueme un recurso. Según tengo entendido, el espacio se establece con ciertos valores de propiedad, nada más y para transportar energía, solo se pueden usar estas propiedades/valores, porque no hay nada más disponible para usar.
Las ondas de gravedad son ondas en el espacio-tiempo, así que no olvides el componente temporal del espacio-tiempo: el tiempo se detiene en el horizonte, y si las ondas se producen dentro del horizonte, el tiempo fuera del agujero negro ya ha pasado al infinito. Entonces, para ser observadas desde fuera del agujero negro, las ondas tendrían que viajar no solo infinitamente atrás en el tiempo, sino también en un eje de tiempo perpendicular, lo cual no es así.
Puede que no sea una buena analogía, pero el tiempo también se detiene para un fotón, pero aún nos alcanza.
Un fotón no tiene tiempo propio. Eso no significa cero, simplemente no tiene ninguno, ni siquiera cero. Tampoco tiene marco de descanso. También debe distinguir entre la dilatación relativa del tiempo debido al movimiento a través del espacio y la dilatación absoluta del tiempo debido a la métrica del espacio-tiempo cuando tiene gravedad. Si se crea un fotón en el horizonte, nunca te alcanza, porque ni siquiera tiene tiempo de oscilar en su frecuencia, por lo que técnicamente ni siquiera es un fotón, no existe.
@kpv El horizonte de eventos se define como el límite entre los eventos que nos pueden alcanzar y los que no. Entonces, si hubo algunas ondas que nos alcanzaron, definimos el horizonte de eventos para que esté ubicado en algún lugar donde no tengan que cruzarlo. Si algo cruzó tiene que cruzar ya que definimos la EH para excluir las cosas que nunca nos llegan. Este es un argumento semántico en el que simplemente no conoce las definiciones adecuadas. Ni siquiera hay nada de física en esta conversación. Simplemente no sabes las definiciones de las palabras que usas y dices cosas que están completamente equivocadas .
@СимонТыран: ¿Puedo decir que la dilatación del tiempo gravitacional también ocurre debido a estos valores de propiedad del espacio y, por lo tanto, su ondulación aún puede atravesar (de lo contrario) el tiempo inmóvil?
@kpv Por favor , deja de inventarte cosas.
OK, vamos a concluir este hilo aquí. Gracias a ambos por su percepción.
@Timaeus: Una última pregunta: si no pudo salir nada del EH, ¿cómo explicamos el big bang?
@kpv si cree que la frase "si nada puede salir de un EH" es alguna vez una forma de comenzar una oración, entonces simplemente no sabe lo que significan las palabras. Entonces, ¿qué tal una analogía? Imagine un profesor que tiene el 100 % de su calificación basada en un trabajo con fecha de vencimiento y promete calificar cualquier trabajo enviado antes de la fecha de vencimiento. Y el profesor pone una marca de tiempo en cualquier trabajo y si el profesor califica con una marca de tiempo determinada, entonces, para ser justos, el procesador califica cualquier trabajo presentado antes. El horizonte de calificación es la marca de tiempo más allá de la cual no se califica ningún trabajo.
@kpv Puede argumentar que algunos documentos son especiales, los propios documentos presentan argumentos (citados por investigaciones) que argumentan por qué los profesores deberían o incluso deben aceptar documentos atrasados. Pero el hecho es que si un trabajo de este tipo es convincente, los que se presentaron antes también se califican. Entonces ese trabajo no se envió después del horizonte de calificación. Porque el horizonte de calificación se define como la marca de tiempo más allá de la cual nunca se califica ningún trabajo. Es literalmente la definición y, por lo tanto, nada más allá de esa marca de tiempo se califica nunca porque si lo fuera, por definición, el corte de la marca de tiempo sería después
@kpv Y si el profesor vive para siempre, no sabemos dónde está el límite, ya que no sabemos cuándo el profesor podría cambiar de opinión sobre los trabajos atrasados. Y los papeles podrían influir en ese cambio de opinión. Pero esos documentos, por definición, no están más allá del límite. Esto no es profundo. En cuanto al Big Bang, hay algunos modelos cosmológicos en los que cada camino temporal llega a una singularidad. Entonces, en muchos sentidos, es como si no hubiera un exterior porque vas a encontrar una singularidad sin importar nada. Por supuesto, las singularidades y los horizontes de eventos son total y completamente diferentes, como muestran las singularidades desnudas.
@Timeus: Gracias. No sabía de las singularidades desnudas. Sin embargo, traer el término al hablar del big bang indica que se supone que la singularidad original es desnuda. Entiendo la definición de EH. El evento (info) es lo último que podemos esperar que salga. Si no sale lo último, dije, no sale nada. Así es como dije, supongo, sabías lo que quería decir. Según tengo entendido, el horizonte de eventos existe debido a la gravedad misma; de lo contrario, no habría horizonte de eventos. Por eso es realmente difícil comprender que EH se aplicará a la gravedad oa su onda. Gracias de nuevo.
@kpv No. El EH no es " debido a la gravedad " porque la gravedad es local y un horizonte de eventos es una estructura global. Por ejemplo, si alguien lanza una boca de un agujero de gusano atravesable hacia un objeto compacto, entonces la región de gran dilatación del tiempo en comparación con la lejanía no es un EH porque las cosas pueden escapar a través del agujero de gusano. Un EH no es más que el límite de eventos que se cruzan con los pasados ​​conos del exterior. No es una función de ningún tipo de la métrica local o la gravedad. Lo tienes todo al revés.
@kpv Y no hay ninguna dificultad para ver que un EH se aplica a la gravedad cuando realmente estudias la gravedad y cómo funciona. La métrica tiene valores y tiene derivadas por primera vez y las ecuaciones de Einstein te dicen cómo evoluciona. Cuando tenga la variedad 4d completa, puede etiquetar algunos eventos como parte de un EH, pero esa es una asignación basada en la variedad global completa (incluido el futuro). La gravedad es solo la métrica. La métrica es solo un campo. Y como todos los campos, simplemente evoluciona y tenemos ecuaciones de cómo evoluciona. No es misterioso en absoluto.
@Timaeus: no estoy cuestionando sus explicaciones, sin embargo, cuestiono mi comprensión de ellas: "EH se aplica a la gravedad cuando realmente estudia la gravedad". ¿Quiere decir que "lo que sea que esté detrás del horizonte de eventos" no tiene un efecto gravitacional sobre las cosas fuera del horizonte? Los hay (tensores, métricas, variedades, evolución), pero eventualmente las cosas detrás de EH parecen tener un efecto g en las cosas externas. El efecto g también se mueve con un BH en movimiento. El movimiento de BH (incluido EH) en sí mismo es un evento que se puede detectar desde el exterior en términos de dirección de la aceleración gravitacional.
Estoy de acuerdo en que el efecto de "lo que sea que esté detrás del horizonte de eventos" no se puede detectar en términos de luz. Aunque se puede descifrar por la ausencia de luz de fondo, puedo ignorarlo. Pero la detección por gravitación es detección por presencia. Eso es difícil de ignorar. Aunque no podemos ver, podemos decir que el BH se movió. Sigo pensando que la comunicación gravitatoria permanece intacta a través de EH. Esa comunicación también se aplicaría a cualquier GW.
@kpv La interacción gravitacional no es causada por una comunicación a larga distancia. La métrica evoluciona de acuerdo con la ecuación de Einstein, y eso solo depende de lo que sucede en su vecindario local. Las personas que practican la relatividad numérica pueden incluso dejar que la métrica evolucione "incorrectamente" dentro de un horizonte de eventos y saben que no afectará la métrica externa siempre que evolucionen correctamente de una manera en la que solo dependa del vecindario local. La métrica fuera de un agujero negro en movimiento cambia porque es una ecuación de segundo orden, por lo que la métrica ya tiene derivadas temporales de primer orden.
¿Podemos detectar ondas gravitacionales generadas desde el interior del horizonte de eventos de un agujero negro? [duplicar]
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