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Reflexiones sobre el arrastre del espaciotiempo en las proximidades de un agujero negro de Kerr

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  • Reflexiones sobre el arrastre del espaciotiempo en las proximidades de un agujero negro de Kerr

    Buenos días;

    Como viene siendo habitual en mí, vuelvo a reflexionar sobre cuestiones relativistas. He oído hablar con bastante frecuencia que en las inmediaciones de un agujero negro rotativo se produce lo que se conoce como arrastre del espaciotiempo. No sé si lo que voy a decir es correcto o no pero he hecho esta comparación, a ver si es correcta o nó.

    Me he imaginado el siguiente ejemplo clásico, a ver si voy por buen camino.
    Haz clic en la imagen para ampliar  Nombre:	Trayectorias agujero negro rotativo.png Vitas:	0 Tamaño:	3,4 KB ID:	365103
    Imaginemos un remolino (que representa al agujero negro) que gira en sentido antihorario. Las trayectorias en negro representan el movimiento del agua, menor conforme esta más alejada del remolino. Las trayectorias naranja, roja y marrón representan a tres nadadores, dos de los cuales se salvan y el tercero no. Dos de ellos nadan contra corriente por lo que pierden velocidad (uno de ellos muere). Todos los nadadores se desplazan a una velocidad constante (cada cual a la suya) con respecto al agua. El marrón, que nada más despacio, llega a retroceder al final de su trayectoria a pesar de que sigue moviéndose a la misma velocidad con respecto al agua. De alguna manera, el flujo del agua representaría el flujo del espaciotiempo.

    ¿Podría de alguna manera el arrastre del espaciotiempo equipararse al arrastre del agua producido por un remolino?

    Sí fuera así, en el caso de la física clásica hay una evidente transferencia de energía desde la forma de energía que provoca el remolino (por ejemplo potencial en el caso de una presa o mecánica en el caso de que el remolino lo provocará una hélice) en energía cinética.

    Sí el símil que he puesto fuera válido en el caso de los agujeros negros de Kerr (cual sería el origen de la energía que provoca la rotación del espaciotiempo? ¿acabarán deteniéndose los agujeros negros de Kerr?

    Saludos.
    Cuando aumenta nuestro área de conocimiento aumenta nuestro perímetro de ignorancia (autor desconocido)
    No tengo talento, lo que hago, lo hago solo con mucho trabajo Maria Blanschard (Pintora)

  • #2
    Hola! Este símil es completamente correcto.
    Un agujero negro en rotación (sólo en rotación!) puede producir grandes cantidades de energía a expensas de su energía de rotación. Esto puede ocurrir mediante el "Penrose process" dentro de la ergosfera del agujero negro. Un agujero negro en rotación puede reducirse a un agujero negro de Schwarzschild, la configuración mínima de la cual no se puede extraer más energía.

    Se puede encontrar mas en arXiv 0805.0044

    Comentario


    • #3
      Gracias por tu respuesta.

      Escrito por IvanZ Ver mensaje
      Hola! Este símil es completamente correcto.
      Un agujero negro en rotación (sólo en rotación!) puede producir grandes cantidades de energía a expensas de su energía de rotación. Esto puede ocurrir mediante el "Penrose process" dentro de la ergosfera del agujero negro. Un agujero negro en rotación puede reducirse a un agujero negro de Schwarzschild, la configuración mínima de la cual no se puede extraer más energía.

      Se puede encontrar mas en arXiv 0805.0044
      De manera que un agujero negro de Kerr acabará deteniéndose para convertirse en un agujero negro de Schwarszchild. Ahora me viene la siguiente cuestión. Esta cesión de energía se produce en presencia de otros objetos (cómo por ejemplo en el dibujo que yo puse en mi primer post) o el propio hecho de que rote implica que va perdiendo energía, de forma parecida a una hélice en el agua. En ese caso los agujeros negros rotatorios emitirían algún tipo de radiación.

      Saludos.
      Cuando aumenta nuestro área de conocimiento aumenta nuestro perímetro de ignorancia (autor desconocido)
      No tengo talento, lo que hago, lo hago solo con mucho trabajo Maria Blanschard (Pintora)

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      • #4
        Escrito por inakigarber Ver mensaje
        Ahora me viene la siguiente cuestión. Esta cesión de energía se produce en presencia de otros objetos (cómo por ejemplo en el dibujo que yo puse en mi primer post) o el propio hecho de que rote implica que va perdiendo energía, de forma parecida a una hélice en el agua. En ese caso los agujeros negros rotatorios emitirían algún tipo de radiación.
        Saludos.
        https://en.m.wikipedia.org/wiki/Frame-dragging, "arrastre de marco"

        Escrito por inakigarber Ver mensaje
        De manera que un agujero negro de Kerr acabará deteniéndose para convertirse en un agujero negro de Schwarszchild.
        Sobre esto le he preguntado a Francis estos días atrás, comparto su segunda respuesta: "También aclaro mi respuesta a P sobre la transformación de un agujero negro de Kerr (en rotación con momento angular finito) a uno de Schwarzschild (sin momento angular). Aclaro que la radiación de Hawking extrae energía y momento angular de un agujero negro de Kerr. Según cálculos de Don Page en 1976, el ritmo de extracción de energía y momento angular es similar; sin embargo, para el momento angular influye la diferencia entre fermiones y bosones radiados, por lo que podría llegar a cero el momento angular antes que la masa del agujero negro. Pero este proceso ocurrirá al final de la vida del agujero negro en evaporación. Así que en sus últimos instantes un Kerr podría decaer en un Schwarzschild, cuya vida sería muy corta. Aunque los cálculos de Page usan un modelo cuasiclásico que podría ser incorrecto para las fases finales de la evaporación. Comenté estos detalles en un hilo de X."
        Última edición por javisot20; 27/02/2024, 00:26:25.

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        • #5
          Buenos días;

          Escrito por javisot20 Ver mensaje

          https://en.m.wikipedia.org/wiki/Frame-dragging, "arrastre de marco"



          Sobre esto le he preguntado a Francis estos días atrás, comparto su segunda respuesta: "También aclaro mi respuesta a P sobre la transformación de un agujero negro de Kerr (en rotación con momento angular finito) a uno de Schwarzschild (sin momento angular). Aclaro que la radiación de Hawking extrae energía y momento angular de un agujero negro de Kerr. Según cálculos de Don Page en 1976, el ritmo de extracción de energía y momento angular es similar; sin embargo, para el momento angular influye la diferencia entre fermiones y bosones radiados, por lo que podría llegar a cero el momento angular antes que la masa del agujero negro. Pero este proceso ocurrirá al final de la vida del agujero negro en evaporación. Así que en sus últimos instantes un Kerr podría decaer en un Schwarzschild, cuya vida sería muy corta. Aunque los cálculos de Page usan un modelo cuasiclásico que podría ser incorrecto para las fases finales de la evaporación. Comenté estos detalles en un hilo de X."
          De lo que dices, deduzco que el agujero negro iría perdiendo energía rotacional, aparte de que iría disminuyendo su masa. Imagino ahora un espacio en el que hubiera un observador suficientemente protegido y un agujero negro distante en el que pudiéramos considerar que prácticamente toda la masa-energía está concentrada en dicho agujero negro. En un tiempo suficientemente largo (eones) el agujero negro acabaría deteniéndose y evaporándose, de manera que pasaríamos de un universo inicial en que la masa-energía está concentrada en un punto a otro final en el que está distribuida a lo largo del universo. Con lo cual cambiaría la distribución de masa-energía y por tanto la geometría del universo. Esto recuerda mucho a la termodinámica.

          Saludos.

          Cuando aumenta nuestro área de conocimiento aumenta nuestro perímetro de ignorancia (autor desconocido)
          No tengo talento, lo que hago, lo hago solo con mucho trabajo Maria Blanschard (Pintora)

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