Velocidade da luz em um buraco negro

Se eu tivesse uma fonte direcional emissora de fótons e a colocasse dentro de um buraco negro apontando para cima e para fora em direção ao universo visível, presumo que os fótons que viajam na velocidade da luz diminuam e invertam a direção de volta ao centro.

Portanto, se eu pegasse a mesma fonte e a colocasse do lado de fora do buraco negro apontando para dentro em direção ao centro do buraco negro, posso assumir que um fóton emitido viajaria em direção ao centro mais rápido do que a velocidade da luz em que ele já está viajando?

black-hole photons

— tnt-rox
fonte

Votei em você porque amo as imagens, mas a luz não se comporta assim. A luz viaja em linha reta, apenas se curvando quando o espaço é curvado, o que é, significativamente, dentro do horizonte de eventos do buraco negro. Todos os caminhos possíveis da luz da sua fonte curvam-se em direção à singularidade, não há aumento, desaceleração ou reversão, apenas todas as direções apontam para a singularidade. Dito isto, prefiro não fazer disso uma resposta, pois ainda acho os diagramas de espaço-tempo confusos.

— userLTK

Aviso pequeno: Todas as respostas aqui se baseiam na suposição de que nossa compreensão dos buracos negros (ou seja, a relatividade geral, juntamente com nossos modelos de buraco negro, principalmente Schwarzschild e Kerr), continua descrevendo o interior do horizonte de eventos com a mesma precisão que descreve o exterior. Não temos motivos para acreditar em mais nada, mas, assumindo que esses modelos são realmente (próximos) da verdade, nunca podemos saber a resposta real.

— Arthur

Fiquei com a impressão de que os conceitos "para cima" e "para fora" não fazem sentido no contexto de dentro do horizonte de eventos de um buraco negro.

— Emory

Do meu entendimento limitado, conceitos como "velocidade" e "direção" realmente não fazem sentido dentro dos buracos negros.

— precisa saber é o seguinte

@ Fandango68 Nós não. Quando vir "buraco negro redondo e não rotativo", imagine "um buraco negro no qual o horizonte de eventos é a superfície de uma esfera". Não diz muito sobre a estrutura interna do buraco negro, que geralmente é visualizada como uma espécie de "funil" (assumindo formas malucas com rotação e eletromagnetismo envolvidos) de espaço-tempo fortemente distorcido que pode ou não " final "em uma singularidade (que não pode ser completamente descrita pela relatividade geral). E por que o horizonte de eventos redondo? É mais fácil na matemática. Também temos modelos para buracos negros rotativos e carregados, que não são esféricos.

— Luaan 23/01

Respostas:

Não funciona assim. Um observador na fonte de luz (e de fato qualquer observador em qualquer outro lugar) sempre verá a luz viajando (no vácuo) à velocidade da luz localmente.

Há também um grande problema com seu experimento mental. Não é possível que você tenha uma fonte de luz estacionária dentro do horizonte de eventos de um buraco negro. Ele, e tudo o mais em sua vizinhança, deve estar se movendo para dentro. Isso é tão inexorável e inevitável quanto a passagem do tempo para um observador fora do horizonte de eventos.

Na minha opinião, a melhor maneira "visual" de pensar sobre a situação no horizonte de eventos é imaginar seus fótons de luz como salmão tentando nadar rio acima, enquanto você estiver em um barco que flui com o riacho e libera o salmão na água . Você sempre verá o salmão nadando a certa velocidade em relação ao seu barco. Infelizmente, se o riacho fluir rápido o suficiente, o salmão não fará nenhum progresso e vocês dois serão varridos por uma cachoeira (a singularidade) um pouco mais a jusante.

$c$

— Rob Jeffries
fonte

@ tnt-rox Não existe um observador estático (às vezes chamado de observador de shell) dentro do horizonte de eventos.

— precisa saber é o seguinte

c

$c$

Não tente isso em casa.

— Strawberry

Lembro-me de Leonard Susskind usando o mesmo "peixe nadando rio acima" em suas palestras. Capta bem a essência.

— TT.

@EricDuminil Fiquei com a impressão de que a luz sempre viaja em c, mas em um vácuo não ricocheteia partículas, fazendo com que ela percorra um caminho mais longo e pareça mais lenta.

— Feathercrown

Você não pode exceder a velocidade da luz "localmente". Mas você pode imaginar -see- ^* distâncias aumentam mais rápido do que a velocidade da luz .

Se viajar, você quer dizer "movimento em comparação com o espaço local", então a luz não pode viajar mais rápido que a velocidade da luz. No seu exemplo, a distância aumenta mais rapidamente que a velocidade da luz, porque o espaço-tempo é arrastado para dentro do buraco negro por sua gravidade.

_{* Na verdade, você não pode "vê-lo", porque precisaria que algumas informações fossem transferidas de alguma forma para fazer o mesmo! Isso não é possível, por causa dessa maldita c limitação.}

— J. Chomel
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@ j-chomel sua resposta é brilhante, gosto especialmente das "distâncias aumentam mais rápido que a velocidade da luz", agora que estou começando a entender esse conceito.

— Tnt-rox

@ tnt-rox, tive uma pergunta semelhante há algum tempo e aprendi muito com as respostas que recebi: astronomy.stackexchange.com/questions/19909/… .

— J. Chomel

É exatamente por isso que o diâmetro do universo visível (93 bilhões de anos-luz) pode ser maior que o número de anos desde a sua criação (13,8 bilhões de anos).

— vsz 23/01

A velocidade da luz permanecerá constante. Embora a maneira como é percebida perto de um buraco negro mude com onde e como é percebida, ela permanecerá constante. A velocidade da luz não aumenta ou diminui apenas porque está perto de um buraco negro.

— Matéria escura
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