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Gravedad en el horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo

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Solución:

Con la definición adecuada del significado de la aceleración gravitacional, el interrogador está en lo correcto y las otras respuestas que afirman que la fuerza gravitatoria en el horizonte de eventos es infinita están equivocadas.

Por Wikipedia:

En relatividad, el concepto newtoniano de aceleración resulta no estar bien definido. Para un agujero negro, que debe tratarse de manera relativista, no se puede definir una gravedad superficial como la aceleración experimentada por un cuerpo de prueba en la superficie del objeto. Esto se debe a que la aceleración de un cuerpo de prueba en el horizonte de eventos de un agujero negro resulta ser infinita en relatividad. Debido a esto, se utiliza un valor renormalizado que corresponde al valor newtoniano en el límite no relativista. El valor utilizado es generalmente la aceleración propia local (que diverge en el horizonte de sucesos) multiplicada por el factor de corrimiento al rojo gravitatorio (que tiende a cero en el horizonte de sucesos). Para el caso de Schwarzschild, este valor se comporta matemáticamente bien para todos los valores distintos de cero de r y M.

[…]

Por lo tanto, la gravedad superficial de la solución de Schwarzschild con masa $M$ es $frac14M$

Entonces, con esta definición, el OP es correcto en cuanto a que la gravedad superficial adecuadamente definida en el horizonte de eventos disminuye a medida que aumenta la masa del agujero negro.

Ahora bien, esta gravedad superficial no significa que un motor de cohete que pueda producir esa aceleración te permitirá flotar a esa distancia del agujero negro. Se necesita un motor de cohete infinitamente poderoso para flotar arbitrariamente cerca del horizonte y, por supuesto, ningún motor de cohete podría permitirle flotar dentro del horizonte de eventos.

Sin embargo, si ambos observadores, A y B, están cayendo libremente desde el infinito, no sucederá nada inusual ya que primero B y luego A (un metro después) cruzan el horizonte de eventos. Ninguno de los dos perderá de vista al otro en ningún momento. Lo que realmente sucede es que los fotones que rebotan en B cuando cruza el horizonte se congelarán en el horizonte esperando que A se encuentre con ellos a la “velocidad de la luz”. B, que está adentro, puede lanzar la pelota a A, que está cayendo pero actualmente está fuera del horizonte de eventos y A atrapará la pelota después de cruzar el horizonte de eventos. Este es true ya que a primer orden A y B, cuando caen libremente están en un marco de referencia inercial común y pueden hacer lo que harían cuando están lejos del agujero negro.

El problema viene si intentan flotar con una persona dentro y otra fuera del horizonte. Eso no es posible: la persona que está adentro no puede flotar en absoluto y la persona que está afuera necesitaría un motor de cohete de encendido continuo muy poderoso para intentar flotar. Pero entonces todos los efectos de la dilatación del tiempo, etc. ocurrirán para ambos y todos los problemas señalados por las otras respuestas serán true.

Lea estas preguntas y respuestas para obtener más información:

  • ¿Cómo se ve un objeto que cae en un agujero negro de Schwarschild desde cerca del agujero negro?

  • ¿Cómo aparece la estrella que se ha colapsado para formar un agujero negro de Schwarschild para un observador que cae en el agujero negro?

El horizonte, por ninguna static agujero negro, es la superficie donde la velocidad de escape es $c$. Por lo tanto, su idea de que la gravitación es más débil en el horizonte para agujeros negros más grandes es incorrecto.

EDITAR: Considere que el empuje requerido para flotar llega al infinito en el horizonte independientemente, es decir, el adecuado la aceleración local para un observador estacionario tiende al infinito en el horizonte.

EDICIÓN 2: en su experimento mental, escribe que la persona B tiene $ 1 millón dentro del horizonte. Pero es de vital importancia entender que, dentro del horizonte, la coordenada radial es temporal con el futuro hacia la singularidad y el pasado hacia el horizonte. La persona B no puede lanzar una pelota hacia la persona A fuera del horizonte más de lo que la persona A puede lanzar una pelota hacia el pasado.

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