Escapando de un agujero negro

A menudo escucho que nada puede escapar de un agujero negro porque su "velocidad de escape" es mayor que c . Si eso es correcto, ¿qué pasa con lo siguiente? Sé que lo siguiente tiene muchas suposiciones probablemente imposibles, pero estoy tratando de entender si la explicación de la velocidad de escape tiene sentido.

Suponga que tiene algún tipo de nave espacial que está dentro del horizonte de sucesos y no ha sido destruida por la gravedad o las fuerzas de las mareas. Suponga también que tiene mucha masa de reacción y una fuente de alimentación fantástica.

¿Podría esta nave espacial, mediante la aplicación de suficiente fuerza constante, escapar del horizonte de sucesos?

Respuestas (3)

Una de las formas más claras de ver lo que está pasando es mirar un diagrama de Penrose de un agujero negro de Schwarzschild. Un diagrama de Penrose es como un mapa del espacio-tiempo dibujado de tal manera que conserva los ángulos y coloca los rayos de luz en diagonal en 45 ∘ ángulos, formando los conos de luz.

Dado que estamos mapeando todo un espacio infinito (tiempo) en un dibujo finito, las distancias necesariamente se distorsionan, pero ese es un pequeño precio a pagar.

Diagrama causal de Schwarzschild, original de Andrew Hamilton

El tiempo sube en el diagrama, y ​​una trayectoria descendente típica está en azul.

Debido a que cada objeto masivo debe ser localmente más lento que la luz, debe permanecer dentro de esos conos de luz. Por lo tanto, no importa cuánto aceleres, en cada punto de tu trayectoria debes ir en una dirección que se mantenga dentro de esos 45 ∘ diagonales en ese punto. Pero una vez que estás dentro del horizonte, cada dirección que permanece dentro de los conos de luz conduce a la singularidad.

Acelerar de esta manera o de aquella solo significa que puedes elegir dónde golpeas la singularidad: un poco a la izquierda en el diagrama o un poco a la derecha. Intentar escapar usando una alta aceleración te acerca a la luz. 45 ∘ líneas, que debido a la dilatación del tiempo en realidad acortará su vida útil. De hecho, llegarás antes a la singularidad si luchas de esa manera.

Esta imagen en particular vino del Prof. Andrew Hamilton . Tenga en cuenta que representa un agujero negro eterno de Schwarzschild, es decir, uno que siempre ha existido y existirá. Un agujero negro real se forma por el colapso estelar y eventualmente se evaporará, por lo que su diagrama será ligeramente diferente (en particular, no habrá un "antihorizonte"). Sin embargo, en todos los aspectos relevantes aquí, es la misma situación.

¿Podría explicar cómo es "la misma situación" a pesar de que el agujero negro finalmente se evapora, dado que la singularidad en sí parece residir en un tiempo infinito en el futuro, según el diagrama? (o al menos según una interpretación comprensible, aunque potencialmente ingenua, del diagrama)

Esta es más una pregunta de física que de astronomía, pero sin embargo, piénselo de esta manera (la mayor parte de lo que digo requiere verificación ya que no estoy calificado para dar una respuesta 100% correcta en detalles): La luz no puede escapar de un agujero negro, y ningún sistema de propulsión puede acelerar un objeto a la velocidad de la luz. Cuanto más rápido vas, más pesas, más fuerza tienes que aplicar para mantener la aceleración, más energía desperdicias con el tiempo. Si se dibuja en un gráfico, la energía requerida para aumentar la velocidad en dX cuando se está en la velocidad X, el gráfico tiene una asíntota a la velocidad de la luz. Lo que significa que no lo alcanzará sin importar cuánta energía se ingrese.

Fíjate en el LHC, donde los hadrones se aceleran hasta tal punto que ya no se mide su velocidad, porque apenas cambia, sino la energía de las partículas, que aumenta mucho al acercarse a la velocidad de la luz. Esto le dará una perspectiva de lo inalcanzable que es.

Entonces, si no puedes acelerar a la velocidad de la luz, entonces, como la luz, estás atrapado dentro del horizonte de eventos.

Además, AFAIK, la luz no sale porque los fotones tengan peso, sino porque el tiempo se detiene. Entonces la luz no viaja, no pasa nada porque no hay tiempo.

Una vez más, no estoy calificado. Simplemente me gusta leer sobre estas cosas.

Mi pregunta gira en torno a mi comprensión de que una velocidad de escape es una velocidad inicial, que sin ninguna aceleración adicional es suficiente para escapar de la atracción gravitacional de un planeta. Entonces, por ejemplo, si tuviéramos una fuente de energía y una masa de reacción lo suficientemente buenas, deberíamos poder alejarnos arbitrariamente de la tierra, mientras nos movemos a una velocidad lenta constante. En consecuencia, ¿podría funcionar esto con un agujero negro, o hay algo en la curvatura del espacio que hace imposible escapar?
Como he explicado, ni siquiera puedes alcanzar la velocidad de la luz, y ni siquiera la luz puede escapar. No hay nada que puedas hacer para alcanzar la velocidad de la luz. Necesitas una cantidad infinita de energía para hacer esto, lo que significa, en otras palabras, que es imposible. Además, el movimiento se describe como un cambio de posición en un límite de tiempo y se define por la velocidad (t^-1), la aceleración (t^-2) y ecuaciones de nivel superior (t^-n), que dependen de tiempo (t). Mucho más allá del horizonte de eventos no hay tiempo, por lo que "movimiento" no tiene ningún sentido como concepto.
Hmm, los fotones siguen geodésicas nulas del espacio-tiempo. ¿Por qué dices que el tiempo se detiene? Además, ¿qué quieres decir con esto? ¿Se refiere al tiempo visto por un observador fuera del horizonte de eventos, o se refiere al tiempo de coordenadas locales de alguien que ha caído? Creo que esa parte de su respuesta debe omitirse.
No hay mucho que sea relevante para la pregunta aquí. Los agujeros negros son un fenómeno de la relatividad general.

Aunque estoy parcialmente de acuerdo con @Alexander, aquí hay algunas cosas más.

Según la teoría especial de la relatividad de Einstein , las partículas no pueden viajar a la velocidad de la luz (c). Tomaría energía infinita como se indicó anteriormente. Sin embargo, la teoría especial de la relatividad establece que un objeto puede viajar más lento o más rápido que la velocidad de la luz, pero no a la velocidad de c. Podemos referirnos a los objetos que viajan más rápido que la velocidad de la luz como taquiones . Hay objetos celestes que se aceleran más rápido que la velocidad de la luz.

Una cosa común que todos dicen es que nada puede escapar de un agujero negro. Pero está totalmente equivocado . Los agujeros negros emiten partículas y radiación llamada radiación de Hawking . Incluso Stephen Hawking ha cambiado de opinión acerca de los agujeros negros, ya que el concepto general de que los agujeros negros absorben todo puede ser refutado por las teorías de la mecánica cuántica.

Entonces, si existe la posibilidad de que podamos escapar de un agujero negro.

En el CERN, los informes dicen que se observaron partículas subatómicas fantasmales llamadas neutrinos que viajaban más rápido que la luz. Las investigaciones todavía están tratando de confirmarlo.

También existe otra teoría posible que existe en la comunidad científica: el concepto de agujeros de gusano. Si un barco estuviera tratando de escapar de un agujero negro, abrir un agujero de gusano para escapar del agujero negro y llegar a otro lugar es una teoría propuesta.

También hay investigaciones que dicen que los objetos emanan del agujero negro .

Creo que han descubierto un error experimental en el CERN, algo sobre la sincronización de los 2 relojes. Así que ya no piensan que los neutrinos pueden haber viajado más rápido que la luz. Creo que las cosas que emanan de los agujeros negros son la mitad de los pares de partículas virtuales que aparecen espontáneamente en el espacio vacío, cuando un par particular aparece justo fuera del horizonte de eventos. Me pregunto si necesita moverse cerca de c para escapar de un agujero negro siempre que pueda aplicar una aceleración continua. El comentario de @AlexanderMP sobre "tiempo" puede ser mi respuesta. Pero también me pregunto sobre la curvatura.
Aunque se ha demostrado que los neutrinos están equivocados, el concepto de taquiones todavía existe. Una cosa es segura: no existe ningún elemento en la tierra para construir una nave que pueda escapar de un agujero negro, incluso si pudiéramos aprovechar la energía para hacerlo. @MitchellKaplan Los resultados finales fueron que la velocidad de los neutrinos era igual a la de la luz . El margen de error fue de 15ns.
Los taquiones de @Mahe no son partículas, son inestabilidades, y la radiación de Hawking surge no desde el interior del agujero negro sino desde el horizonte de sucesos o ligeramente por encima.
@mahe, ¿de dónde sacas esa relatividad especial que dice que las cosas pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz? Esto es completamente incorrecto. Además, los neutrinos no viajaban a la velocidad de la luz o más rápido que ella una vez que se solucionó el error de conexión en el experimento OPERA. Los neutrinos tienen masa, no viajan a c.
Su comentario acerca de que nada escapa de un agujero negro también está equivocado; consulte la respuesta de @Dilaton. Se dice que los agujeros negros se evaporan, pero eso no significa que las cosas que entraban ahora salgan (ver Radiación de Hawking - en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation ).
Hay tanto error en la respuesta que ni siquiera sé por dónde empezar. Por favor, no especule, esto es ciencia, no un juego de adivinanzas para profanos.
Mejore esta respuesta o seguirá siendo rechazada o incluso eliminada.
El artículo de TIME también es completamente inútil. La pregunta original estaba relacionada con escapar desde el interior del agujero negro, no desde el exterior. Y el error con respecto a la radiación de Hawking. . . oye
Escapando de un agujero negro
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