¿Por qué ni siquiera la luz puede escapar de un agujero negro?

Answer 1

… Primero, unas pocas palabras sobre la velocidad de la luz, que de hecho es la velocidad más rápida que se puede alcanzar a través del espacio. ¿Qué tan rápido es?

La velocidad de la luz es de 299,792,458 metros por segundo. Eso equivale a unas 186,000 millas por segundo.

Tratar de ir más rápido que la luz a través del espacio requiere inventar nuevas matemáticas exóticas que permitan respuestas de números reales a ecuaciones que involucran división por cero y raíces cuadradas de números negativos. Si puedes averiguar cómo hacer este tipo de matemáticas, puedes pedirte un premio Nobel … Entonces, si nada es más rápido que la luz, ¿cómo puede un “agujero negro” atrapar una luz?

Todos los objetos con masa curvan el espacio a su alrededor. Los objetos con poca masa, como la Tierra y la Luna, solo hacen una curva en el espacio una pequeña cantidad, mientras que los objetos con la masa de las estrellas giran mucho más en el espacio. Para un objeto realmente masivo, como un agujero negro, la curvatura del espacio que crean cerca de ellos es tan severa que el espacio se envuelve completamente alrededor de sí mismo.

Aquí hay una manera de crear un modelo de un agujero negro:

Toma una hoja de papel. Ese es el universo. Para mantener las cosas simples, declaremos que este es un universo unidimensional, en el sentido de que los objetos dentro de este universo existen a lo largo de una sola línea matemática y pueden moverse en una sola dirección, a la izquierda y a la derecha a lo largo de esa línea. En este universo 1-d no hay nada como moverse arriba y abajo en el papel, ni puedes estar en ninguna parte excepto en el papel.

Para pasar del lado izquierdo del papel (llamaremos a ese punto “A”) al lado derecho del papel (llamaremos a ese punto “B”), debe moverse en línea recta sobre la superficie de el papel.

Sin objetos masivos presentes, el universo 1-d queda completamente plano, y la ruta más corta (de hecho, la única ruta) entre A y B es a lo largo de esa línea recta y plana. Hasta ahora tan bueno. El camino más corto entre dos puntos en el universo plano es a lo largo de una línea recta.

¿Pero qué sucede si introduces un objeto masivo, como una estrella, en tu universo 1-d?

La masa de la estrella dobla el espacio mismo. Tú, viviendo en el papel en este universo simplificado, no ves esta curvatura porque tu línea de visión solo puede seguir la línea a través del espacio. Visto con el beneficio de tener dimensiones adicionales (como lo está cuando sostiene el papel), ve una línea recta que se desplaza sobre un papel curvo. ¿La línea sigue siendo recta? SÍ. Es el espacio en sí que es curvo.

En este universo 1-d, imaginar un salto de A a B sin seguir la línea recta equivale a imaginar un salto de ciencia ficción a través del “hiperespacio”.

¿Qué pasa si el objeto en la línea de su papel es tan masivo que curva el espacio completamente alrededor de sí mismo? ¿Qué pasaría si el punto B estuviera dentro de la región donde la curvatura del espacio supera los 360 grados?

Entonces tendrías un agujero negro. Viajando a lo largo de una línea recta de A a B (como debe ser en este universo 1-d), se encontrará con un lugar donde el espacio se había envuelto alrededor de sí mismo y una vez que ingresa a esta región, sin importar qué tan rápido vaya, incluso a la velocidad De la luz, nunca se puede ir.

Eso es un agujero negro 1-d.

Ahora intente imaginar un punto en el espacio donde el espacio mismo se haya curvado sobre todas las dimensiones: izquierda-derecha, arriba-abajo, adelante-atrás y el tiempo mismo.

Los agujeros negros capturan la luz (haciéndolos así “negros”) porque la luz está atrapada dentro de una región de espacio infinitamente curvado hacia adentro … …

Answer 2

La velocidad de la luz es de 3 × 10 ^ 8 kmph (aproximadamente). La velocidad de escape del horizonte de eventos de un agujero negro es igual a la velocidad de la luz. Si algo pasa el horizonte de eventos y entra en el agujero negro, no puede escapar de esa región porque la velocidad de escape en esa región es mucho mayor que la velocidad de la luz. Según nuestro conocimiento actual, nada puede ser más rápido que esta velocidad. Por lo tanto, nada puede escapar al agujero negro (ni siquiera la luz).

Hay una excepción. Los agujeros negros supermasivos a veces pueden liberar partículas a través de chorros astrofísicos con campos magnéticos muy fuertes.

Fuente de la imagen: astronomycafe.net

Answer 3

Quizás me equivoque con esto, pero el “ni siquiera la luz” me llamó la atención. La razón detrás de esto es la velocidad de escape, por supuesto.

Ahora las naves espaciales del tiempo moderno superaron la velocidad de escape de la tierra. Es posible, sin embargo, técnicamente inviable iniciar la cápsula con velocidad de escape a nivel del suelo. Un cohete, por lo tanto, se usa para transportar energía químicamente unida y para liberar un flujo constante de masa, acelerando el vehículo a velocidad de escape en una altitud más alta.

Un agujero negro idealizado, ahora, sería una singularidad de masa puntual rodeada por un horizonte de eventos. Solo la luz, destinada a viajar a la velocidad de la luz en todo momento, no puede acelerarse más. Pero los fotones pueden perder energía, su peso aumenta en el proceso. Parece que el campo gravitatorio de la singularidad absorbe la energía del aspirante a escapado, que por supuesto solo es limitada.

Al ser un fenómeno de onda, la energía de un fotón puede ser arbitrariamente alta. Así que una fuente de fotones altamente energéticos podría emitir un pulso fuera del agujero negro. Incluso los agujeros negros deberían tener una masa limitada.

La imposibilidad de escapar de un agujero negro podría ser estrictamente un problema para objetos de masa finita de onda finita / masa no cero positiva finita, solo.

Answer 4

Para tu fácil comprensión, te haré pasar por el problema de esta manera. Puede estar familiarizado con la famosa ecuación de Einstein E = mc ^ 2, que sugiere que la energía es masa y viceversa. Como la luz tiene energía, tiene que tener una masa equivalente a la energía que transporta. Y es un hecho conocido que la masa interactúa con la gravedad. La masa intacta de los objetos curva el espacio tiempo de tal manera que da como resultado la gravedad. Entonces, la luz como cualquier objeto con masa interactúa también con la gravedad.

Ahora, hay un término conocido como velocidad de escape que es la velocidad mínima que un objeto necesita adquirir para escapar de un tirón gravitatorio particular. Este requisito de velocidad mínima para la mayoría de los agujeros negros es mayor que la velocidad de la luz en sí misma. Esta es la razón por la que incluso la luz, que es la cosa más rápida del universo, no puede escapar de un agujero negro.

Answer 5

Su pregunta plantea el problema de por qué la luz puede escapar de una estrella masiva pero no puede escapar de un agujero negro igualmente masivo. La razón es que un agujero negro debe tener su masa contenida dentro de un radio lo suficientemente pequeño para que la velocidad de escape sea igual a la velocidad de la luz. La razón por la cual una estrella masiva no se colapsa se debe a la fusión nuclear que causa la presión térmica externa, la presión de degeneración de los electrones y también las fuerzas naturales que mantienen separados los protones y los electrones. Una vez que se agota el combustible nuclear, una estrella masiva puede colapsar y, si es lo suficientemente masiva, seguirá colapsando hasta que alcance el radio mencionado anteriormente.

Answer 6

Sí, es una hipótesis y una consecuencia basada en la teoría de la relatividad desarrollada por Einstein. Es fácil de entender. En primer lugar, tome la equivalencia de energía de masa, E = mc ^ 2. Eso significa que la energía y la masa son en esencia lo mismo. Por lo tanto, la gravedad, definida como una fuerza entre masas, es más generalmente una fuerza entre distribuciones de masa, fuerza y ​​energía. La luz está compuesta de partículas fundamentales llamadas fotones. Tienen una cantidad de energía. Así, la luz será afectada por un campo de gravitación de la misma manera que cualquier masa.
Luego considere el concepto de una velocidad de escape. A una masa se le puede dar una velocidad suficiente para escapar del campo gravitatorio de un objeto masivo. Esto se define cuando la energía cinética es igual a la energía potencial gravitatoria y es independiente de la masa del objeto (de acuerdo con el principio de equivalencia). Por lo tanto, una velocidad de escape caracteriza a un pozo gravitacional (independiente del objeto). Entonces, ¿qué sucede cuando la velocidad de escape supera la velocidad de la luz? Esta es la condición para un agujero negro. Hay mucho más que esto, pero esta es la explicación más sencilla de por qué la luz no puede escapar de un agujero negro.

Answer 7

Una palabra de respuestas se debe a la fuerza gravitacional.

Ahora solo piensa que es un agujero negro

Según la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio.

Un agujero negro es un lugar en el espacio donde la gravedad atrae tanto que incluso la luz no puede salir. La gravedad es tan fuerte porque la materia se ha comprimido en un espacio pequeño. Esto puede suceder cuando una estrella se está muriendo. Debido a que la luz no puede salir, la gente no puede ver los agujeros negros. Son invisibles

Answer 8

Porque esa es la definición de un agujero negro.

Algo es solo un agujero negro si existe algún punto a su alrededor donde su fuerza gravitacional sea lo suficientemente fuerte como para que la luz no pueda escapar.

¡Si la luz puede escapar de todas partes, no es un agujero negro!

Answer 9

La velocidad de escape del agujero negro es mayor que la velocidad de la luz.

La velocidad de escape es la velocidad mínima requerida para escapar / liberarse de la gravedad de un cuerpo.

Ahora, para un agujero negro, esta velocidad es más alta que la velocidad de la luz. Por lo tanto, la luz en sí misma no puede escapar a un agujero negro.

Answer 10

Porque la velocidad de escape de un agujero negro no es menor que la velocidad de la luz.

No sé si está familiarizado con el concepto de velocidad de escape, pero lo explicaré a continuación de todos modos.
Si lanzas una bola hacia arriba, alcanzará una pequeña altura y luego girará y caerá nuevamente. ¿Por qué? Obviamente sabes la respuesta: la gravedad. Un objeto con una velocidad tan pequeña no podría liberarse del campo gravitatorio de la Tierra. La masa de la Tierra derriba todo , a menos que el objeto se esté alejando a una velocidad de 11.2 km / s o más. 11.2 km / s es la velocidad mínima requerida para escapar de la fuerza de la gravedad de la Tierra, y por eso se llama velocidad de escape de la Tierra. Cada campo gravitacional tiene una velocidad de escape definida. Cuanto mayor es el tirón gravitacional, mayor es la velocidad de escape. Como tal, la velocidad de escape de Júpiter es de 59.5 km / s porque su masa y su fuerza gravitacional son mucho mayores que las de la Tierra. Entonces, los cometas que pasan al campo gravitatorio de Júpiter y no se mueven al menos a 59,5 km / s quedan atrapados por la gravedad del planeta.
Ahora, llegando a la luz y los agujeros negros … La luz consiste en partículas de energía que se mueven a una velocidad de 299792.4 km / s. ¡Pero el campo gravitatorio de un agujero negro es tan fuerte que su velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz! Así que la luz simplemente no es lo suficientemente rápida para liberarse de ella y, por lo tanto, es arrastrada directamente al agujero negro.

Answer 11

Porque BH es opaco a todas las ondas e / M y esto no tiene nada que ver con la gravedad. Esta es una propiedad habitual de los componentes de los que están hechos los agujeros negros.

Los agujeros negros tienen una masa finita y no pueden tener una gravedad infinita. El concepto de velocidad de escape está relacionado con la masa, no con la energía. La onda E / M es energía y no masa. No podemos aplicar el mismo conjunto de reglas a dos cosas diferentes.

No anulemos los Agujeros Negros asignándoles un atributo tan misterioso, debido a nuestra incapacidad de distinguir claramente entre masa y energía.

Answer 12

En el agujero negro, la fuerza de la gravedad es tan intensa que incluso los fotones que tienen la máxima velocidad posible no pueden escapar a través de él. En otras palabras, el tejido espacio-temporal es tan curvado que incluso la luz no puede escapar.

Pero entonces surge otra pregunta, es decir, ¿cómo escapan los gravitones entonces?

Answer 13

La respuesta más simple es que dentro de un agujero negro, el espacio y el tiempo “intercambian lugares”, de modo que el tiempo “apunta hacia el centro (singularidad)”. Esto significa que incluso la luz siempre termina en el centro. La otra forma de verlo, que puede ser más fácil de imaginar, es que la velocidad de escape es tan alta que ni siquiera la luz es lo suficientemente rápida como para escapar de las garras de un agujero negro.

Answer 14

El agujero negro es un objeto muy denso y con una gran masa compactada dentro de un volumen muy pequeño. El resultado es que su campo de gravedad es muy fuerte.

La velocidad de escape de un cuerpo estelar es una velocidad que un objeto debe alcanzar para escapar de su gravedad. La velocidad de escape de la superficie de la Tierra es de alrededor de 11,2 km por segundo. La gravedad de un agujero negro es tan fuerte, que la velocidad de escape de su superficie es mayor o igual a la velocidad de la luz. Por lo tanto, ni siquiera la Luz puede escapar de un agujero negro. Como la luz es lo más rápido en el Universo, podemos decir que nada puede escapar de la gravedad de un agujero negro.

Answer 15

La energía de un fotón está dada por:

E = hf

dónde,

h es la constante del tablón (6.626 * 10 ^ -34 Js),

f es la frecuencia asociada con ella

Einstein nos dice:

E = mc ^ 2

dónde,

m es la masa de la partícula

c es la velocidad de la luz (2.998 * 10 ^ 8 m / s)

Entonces, el fotón tiene algo de masa asociada con él.

Ahora, un agujero negro tiene algo de masa, lo que significa que hay una velocidad de escape que debe lograrse para escapar de sus garras. Esta velocidad mínima cae a medida que el cuadrado del radio (según Newton, es algo diferente en GRT). Sucede que los agujeros negros son tan masivos que esta velocidad de escape es más que la velocidad de la luz demasiado cerca del agujero negro. Esto significa que incluso la luz no puede escapar demasiado cerca de la superficie.

Answer 16

Los agujeros negros son tan masivos que el espacio alrededor de ellos está curvado.

Como los fotones no tienen masa, la gravedad no puede afectarlos.

pero todavía están obligados a seguir el camino del espacio.

El agujero profundo que se muestra en la imagen es un espacio curvado por el efecto de la gravedad masiva del agujero negro.

Answer 17

Los agujeros negros tienen un tirón gravitatorio masivo dentro de ellos y todo lo que tiene que salir debe alcanzar una velocidad especial llamada velocidad de escape. Lo mismo se aplica a la Tierra, y esta velocidad de escape para un agujero negro es mayor que la velocidad de la luz. escapar de un agujero negro

Answer 18

La gravedad de los agujeros negros se dobla intensamente para que ninguna forma de materia pueda escapar de este pozo muy profundo y de succión. La luz también es una cuestión. Así que tampoco puede evitar el agujero negro.

Answer 19

Debido a la gran gravedad del agujero negro. Básicamente, si aplicamos la conservación de energía aquí, es decir, el cambio en la energía total será cero … obtendremos energía cinética == a la energía potencial .. que es (1/2) * m * (v) ^ 2 == GmM / R donde Los signos tienen significados habituales. Ahora para que algo sea un agujero negro (digamos de cualquier categoría) solo trate de calcular el valor de la velocidad con esta fórmula (simplemente reorganice por encima de la ecuación) obtenemos V == (2GM / R) ^ {1/2} donde M es masa del agujero negro, R es el radio y G es la constante gravitacional … curiosamente, encontrará que la velocidad siempre es comparable a la velocidad de la luz … eso significa que para escapar de un agujero negro debemos ir más rápido que la velocidad de la luz y actualmente eso no es posible .. ahora obviamente la luz no puede escapar :))

Answer 20

Porque tiene una fuerza de gravitación tan fuerte que inclina la luz hacia ella.
Tiene algo de mucha fuerza energética en su interior que se produce por la contracción de una gran estrella. Y una gran estrella que se encoge en una pequeña cosa tiene un material muy denso en su interior que produce tal fuerza.

Espero que estés satisfecho.