PASO A PASO: Física de agujeros negros y guitarras gigantes
I. Información de fondo
II. La respuesta
I. Antecedentes de la física relevante
Sonido en una guitarra
La nota B-plana, como cualquier sonido, requiere un medio que vibre. Una nota b-plana en una guitarra es un patrón de onda generado en la cuerda de la guitarra, cuya energía se acopla al cuerpo de la guitarra y hace que vibre, y ese patrón de onda en la guitarra se une al aire que genera una onda. Forma en el aire que vibra nuestro tímpano.
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Vibraciones en una guitarra observadas mediante interferometría holográfica. Imagen: En imágenes: Teoría de cuerdas.
Sonido en el espacio
Como lo ilustran la cuerda de guitarra, el cuerpo de la guitarra y el aire, el sonido requiere un medio para propagarse. La región del agujero negro en el espacio donde se descubrió la nota b-plana es relativamente rica en gas interestelar y es a través de este medio el negro agujero generado b-nota plana se propaga.
Aquí está la imagen actual de la NASA de la onda acústica b-flat: Black Hole Sound Waves
Longitud de onda: El tamaño de las ondas de sonido en el espacio es ENORME y podría ser de cientos de millones de millas. La razón es que la ruta libre media (distancia promedio entre colisiones) es GRANDE, y no se puede tener una longitud de onda más corta que la distancia de colisión promedio. De todos modos, necesitamos una guitarra enorme.
Tocando guitarras en agujeros negros
Una guía paso a paso
Por lo tanto, tenemos un agujero negro rodeado por una nube adecuada de polvo y gas que es capaz de transmitir ondas de sonido. Traemos nuestra guitarra bastante grande, y tocamos nuestra b-flat en el gas circundante.
Imagen: interestelar: una película SciFi con un montón de “Ifs” Esta imagen muestra la luz de una estrella de fondo doblada alrededor de un agujero negro Kerr, pero podemos usarla para obtener imágenes de una onda de sonido que se genera en el disco de acreción del agujero negro.
La guitarra vibrante se acoplará débilmente al gas ambiental cuando el gas interestelar colisiona con el instrumento vibrante. Nuestra ola ha comenzado y comienza a extenderse en todas direcciones.
A medida que nuestro frente de onda se acerca y se acerca al agujero negro, comienza a producirse un efecto interesante, pero no desconocido. Las partículas más cercanas al agujero negro acelerarán más que las que están más lejos, y nuestra longitud de onda se estira más y más hasta que alcancemos …
El horizonte de eventos acústicos : en algún momento, las velocidades relativas entre las partes del frente de onda serán mayores que la velocidad de la onda en sí misma y nuestra onda se redondea al infinito sónicamente y hemos alcanzado nuestro horizonte de eventos para el sonido. Esto no ocurre en el horizonte de eventos reales como lo define la geometría del espacio-tiempo, sino en un lugar más lejano que el horizonte real.
Imagen: MuonRay: marzo de 2014 Esta ilustración tiene la intención de demostrar, de manera algo confusa, la radiación de Hawking, pero utilícela para imaginar dos bolas, una detrás de la otra moviéndose radialmente hacia el centro. Vea si puede imaginar que la distancia entre los dos aumenta a medida que la bola delantera acelera más que la bola retrasada.
¿Qué pasa entonces con el agujero negro? Hemos alcanzado el horizonte de eventos real y nuestra onda acústica, una vez b-plana, cruza el horizonte real y se ha ido para siempre. Para comprender el efecto en el agujero negro, es importante comprender que el tamaño del agujero negro está determinado por su masa, que está determinada por la energía de masa con la que comenzó y que ha absorbido. En otras palabras, explotamos nuestro agujero negro con b – Ondas de sonido planas y …
¡El agujero negro se hace más grande!
Cuanto más potente sea la onda de sonido, mayor será la velocidad de inflado de partículas y mayor será la velocidad a la que el agujero negro se hace más grande.
Una nota de la realidad:
La propagación de la onda en medios inhomógenos está lejos de ser trivial y los agujeros negros reales rotan, lo que complica gravemente la dinámica. Si bien esta respuesta se basa en la solución de vacío de Schwarzschild, es lo suficientemente correcta como para responder la pregunta tal como se publicó (¡en mi opinión, por supuesto!).
Solo por diversión…
** Además, existen los llamados agujeros negros sónicos, creados y estudiados aquí en la Tierra, y tienen agujeros negros como horizontes de eventos y otras propiedades de los agujeros negros.