¿Por qué la luz no puede escapar de un agujero negro?

He oído que la luz no puede escapar de un agujero negro . ¿Puede? Si no, ¿por qué?

Un agujero negro tiene un horizonte de eventos que "marca el punto de no retorno". Entonces sí, la luz no puede escapar de un agujero negro.

¿Por qué? Bueno, piensa en un 'tejido de espacio-tiempo'. Es la forma más fácil de entender la física en el trabajo aquí, en mi opinión.

Por lo general, la tela se vería así:

_{(fuente: whyfiles.org )}

Sin embargo, un agujero negro tiene tanta gravedad que se podría decir que 'rasga' la tela del espacio-tiempo:

_{(fuente: ddmcdn.com )}

Cuando la luz golpea esta área de gravedad increíblemente intensa, simplemente no puede salir: la luz viaja 'a lo largo' de la tela, y dado que hay una rasgadura en la tela, se podría decir que simplemente desaparece: se convierte en parte de la singularidad .

Esto es una simplificación, por supuesto, pero es suficiente para comprender al menos parte de la física detrás de este fenómeno.

Me gusta pensar en esto en términos de velocidad de escape .

La velocidad de escape es la velocidad necesaria para escapar del tirón gravitacional de un objeto dado. Para la Tierra, esa velocidad es de 11.2 km / segundo (¡Mach 34!). Cuando los cohetes despegan de la Tierra, no están tratando de alcanzar una cierta altura o altitud, están tratando de alcanzar una cierta velocidad, la velocidad de escape.

Una vez que un cohete alcanza los 11,2 kips *, ha alcanzado la velocidad necesaria para abandonar la Tierra por completo. Si un cohete no alcanza esa velocidad, independientemente de su altura, caerá de regreso a la Tierra. (Puede imaginar un globo mágico que lo eleva lentamente hacia el espacio, más allá de la ISS y la mayoría de los satélites, y luego lo suelta: como no va lo suficientemente rápido, caerá hacia atrás, pasará por todos los satélites, y chocar contra la tierra.)

Los cuerpos gravitacionales más pequeños, como la luna, tienen velocidades de escape más pequeñas. Es por eso que los aterrizadores lunares pudieron salir de la luna con una etapa de ascenso tan pequeña , en comparación con el enorme Saturno V que se necesitó para abandonar la Tierra: solo tenían que ir 2.4 km / segundo.

Para escapar del Sol, ¡tendrías que ir 617.5 km / segundo!

Afortunadamente para nosotros, la luz va más rápido que 617.5 kips, por lo que podemos ver la luz creada en el Sol. Sin embargo, a medida que aumenta la masa de un objeto, con el tiempo la velocidad de escape alcanzaría o superaría los 299.792 km / s, la velocidad de la luz. En ese punto, ni siquiera la luz en sí misma puede ir lo suficientemente rápido como para escapar bien de la gravedad, y siempre será arrastrada hacia el agujero negro.

* Abreviatura de " ki lometers p er s econd"

No olvide que si un agujero negro tiene menos de la masa estable actual de un agujero negro (3 masas solares), entonces se evapora, transformando su masa en radiación, en cuyo caso emitiría luz, principalmente rayos X y gamma, a un ritmo creciente a medida que disminuye su masa, hasta que todo el agujero negro se convierte en un destello de radiación dura.

http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation

Sin embargo, esta luz es la masa del agujero negro que se escapa en forma de la forma más básica de energía.