Cuando la materia se acerca a un agujero negro, ¿se acelera?

Si es así, ¿cómo sabemos que se acelera? ¿No se ralentiza el tiempo a medida que aumenta la gravedad? Si el tiempo se ralentiza alrededor de un agujero negro, ¿es posible que la materia no se acelere realmente?

black-hole gravity

— dwstein
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Además de la respuesta de RobJeffries, si está muy interesado, familiarizado con la Relatividad General y le sobra un poco de tiempo, puedo recomendarle youtube.com/watch?v=BdYtfYkdGDk esta video conferencia sobre cómo funciona la física del agujero negro. La aceleración y la desaceleración se discuten allí también.

— AtmosphericPrisonEscape

Depende de qué marco de referencia estamos midiendo la velocidad del objeto

— Donald Duck

Respuestas:

La respuesta es ni sí o no o posiblemente ambas.

Toma un ejemplo simple. Si algo cae libremente hacia un agujero negro a lo largo de una trayectoria radial, y es observado por alguien que está lejos del agujero negro, su velocidad (según el observador distante) viene dada por (p. ej., consulte el capítulo 6 de Explorando los agujeros negros de Taylor, Wheeler y Bertschinger - disponible gratuitamente) donde es el radio de Schwarzschild y el signo negativo solo indica una velocidad hacia adentro con disminuyendo.

v = - (1 - \frac{r_{s}}{r}) {(\frac{r_{s}}{r})}^{1 / 2} c,

$v = -\left(1 - \frac{r_s}{r}\right)\left(\frac{r_s}{r}\right)^{1/2}c\, ,$

r_{s}

$r_s$

r

$r$

Si traza esta función (vea la Fig. 2 en el Capítulo 6 de Taylor et al. - disponible gratuitamente) verá que inicialmente la magnitud de la velocidad aumenta a medida que disminuye, pero a medida que luego y el objeto que cae parece detenerse (en realidad, debido a que la luz del objeto se desplaza gravitacionalmente hacia el rojo, es posible que esto no se observe). Sin embargo, si la velocidad aumenta primero y luego se ralentiza, ¡debe pasar por un máximo! $r$ $r\rightarrow r_s$ $v \rightarrow 0$

La velocidad máxima observada en este escenario se alcanza en y es . $r=3r_s$ $0.384c$

Por supuesto, esta historia es diferente para diferentes observadores. Si usted es el objeto que cae, su velocidad sigue aumentando a través del horizonte de eventos y hacia la singularidad. Por otro lado, un observador que de alguna manera pudiera flotar justo por encima del horizonte de eventos mediría la velocidad del objeto que caía justo debajo de al pasar. $c$

— Rob Jeffries
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Para esta pregunta, en ausencia de un sí o un no, hay poca o ninguna validez en los detalles.

— John

@John, ¿qué significa tu comentario? No hay respuesta sí / no sin especificar marcos de referencia y de acuerdo con las medidas de quién. Bienvenido a GR.

— Rob Jeffries

@RobJeffries La pregunta se hace en un formato sí o no; los detalles son importantes, aunque deben seguir la apertura más concisa y directa: sí o no [...].

— John

@John ¿Respuestas en blanco y negro para un mundo en blanco y negro? La respuesta es ni sí ni no. Ahora lo he editado en la parte superior, pero apenas parece necesario para una respuesta de 15 líneas.

— Rob Jeffries

@dwstein Sí. Si el agujero negro tuviera un radio de Schwarzschild de 1 km, por ejemplo, veríamos que se acelera al 38,4% de la velocidad de la luz cuando se encuentra a 2 km por encima del horizonte de eventos. Luego parecería detenerse cuando se acercara al horizonte de eventos, pero también se volvería cada vez más rojo y oscurecido. En promedio, veríamos nuestro último fotón después de un tiempo bastante corto.

— Steve Linton

La dilatación del tiempo solo es relevante desde la perspectiva de alguien lejos del agujero negro. Cerca del agujero negro, el tiempo sigue avanzando a un ritmo que parece ser normal para alguien que está cerca del agujero negro. La película Interestelar tuvo una gran representación de este fenómeno, con los astronautas Copper y Brand en el planeta de Miller, cerca del agujero negro, pasando solo unas pocas horas, pero el astronauta Romilly envejeció décadas ya que permaneció lejos del planeta. Copper y Brand no experimentaron ningún cambio en el paso del tiempo, desde su perspectiva.

La materia que cae en un agujero negro no experimentaría ningún cambio en su perspectiva del tiempo, por lo que no parecería cambiar la velocidad, aparte de lo que se esperaría de la atracción gravitacional.

— Bob516
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