Horizonte de sucesos

En relatividá xeneral, el horizonte de sucesos —tamién llamáu horizonte d'eventos— referir a una hipersuperficie frontera del espaciu-tiempu, tal que los eventos a un llau d'ella nun pueden afectar a un observador asitiáu al otru llau. Reparar qu'esta rellación nun tien por qué ser simétrica o biyectiva, esto ye, si A y B son les dos rexones del espaciu tiempu en que l'horizonte d'eventos estrema l'espaciu, A puede nun ser afeutada polos eventos dientro de B, pero los eventos de B xeneralmente sí son afeutaos polos eventos n'A. Por dar un exemplu concretu, la lluz emitida dende dientro del horizonte d'eventos enxamás podría algamar a un observador asitiáu fora, pero un observador dientro podría reparar los sucesos del esterior.

Esisten diversos tipos d'horizontes d'eventos, y estos pueden apaecer en diverses circunstancies. Una d'elles particularmente importante asocede en presencia de furacos negros, anque esti nun ye l'únicu tipu d'horizonte d'eventos posibles, esistiendo amás horizontes de Cauchy, horizontes de Killing, horizontes de partícula o horizontes cosmolóxicos.

Horizonte de sucesos d'un furacu negru rotativu

Esquema del horizonte de sucesos y la ergosfera

L'horizonte de sucesos ye una superficie imaxinaria de forma esférica qu'arrodia a un furacu negru, na cual la velocidá d'escape necesaria p'alloñar del mesmu coincide cola velocidá de la lluz. Por ello, nenguna cosa dientro d'él, incluyendo los fotones, puede escapar por cuenta de la atraición d'un campu gravitatoriu desaxeradamente intensu.

Les partícules del esterior que cayen dientro d'esta rexón nunca vuelven salir, yá que pa faelo precisaríen una velocidá d'escape más rápidu que la lluz cimero a la de la lluz y, hasta'l momentu, la teoría indica que nada puede algamar.

Por tanto, nun esiste manera de reparar l'interior del horizonte de sucesos, nin de tresmitir información escontra l'esterior. Esta ye la razón pola cual los furacos negros nun tienen carauterístiques esternes visibles de nengún tipu, que dexen determinar la so estructura interior o'l so conteníu, siendo imposible establecer en qué estáu atopa la materia desque degola l'horizonte de sucesos hasta que colapsa nel centru del furacu negru.

Si cayéramos nun furacu negru, nel momentu de travesar l'horizonte de sucesos nun notaríamos nengún cambéu, yá que nun se trata d'una superficie material, sinón d'una frontera imaxinaria, alloñada de la zona central onde se concentra la masa. La carauterística peculiar d'esta frontera ye que representa'l puntu de non torna, a partir del cual nun puede esistir otru sucesu más que cayer escontra l'interior, dando asina orixe al nome d'esta superficie.

Al incluyir efeutos cuánticos nel horizonte de sucesos, faise posible la emisión de radiación per parte del furacu negru por cuenta de les fluctuaciones del vacíu que dan orixe a la llamada radiación de Hawking.

Horizonte d'un observador aceleráu

Otru tipu d'horizonte distintu ye'l que ve un observador uniformemente aceleráu. Pa carauterizar esti tipu d'horizonte precisamos introducir les coordenaes de Rindler pal espaciu-tiempu de Minkowski. Partiendo de les coordenaes cartesianes la métrica de dichu espaciu-tiempu:

$ds^{2}=-dT^{2}+dX^{2}+dY^{2}+dZ^{2},\;\;-\infty <T,X,Y,Z<\infty$

Consideremos agora la rexón conocida como "cuña de Rindler", dada pol conxuntu de puntos que verifiquen:

${\mathcal {R}}_{Rind}=\{(T,X,Y,Z)\in \mathbb {R} ^{4}|0<X<\infty ,\;-X<T<X\}$

Y definamos sobre ella un cambéu de coordenaes dau por:

$t=\operatorname {arctanh} (T/X),\;x={\sqrt {X^{2}-T^{2}}},\;y=Y,\;z=Z$

Que la so tresformamientu inversu vien dada por:

$T=x\,\sinh(t),\;X=x\,\cosh(t),\;Y=y,\;Z=z$

Usando estes coordenaes la cuña de Rindler del espaciu de Minkowski tien una métrica espresada nes nueves coordenaes dada pola espresión:

$ds^{2}=-x^{2}dt^{2}+dx^{2}+dy^{2}+dz^{2},\;0<x<\infty ,-\infty <t,y,z<\infty$

Esta métrica tien una singularidá aparente en $x=0$ , onde'l tensor espresáu nes coordenas de Rindler tien un determinante que s'anula. Esto asocede porque en $x\rightarrow 0$ l'aceleración acomuñada al observador faise infinita. Nestes coordenaes el horizonte de Rindler ye precisamente la frontera de la cuña de Rindler. Ye interesante que puede demostrase qu'esti horizonte ye análogu en munchos aspeutos al horizonte d'eventos d'un furacu negru.

Horizonte nel universu observable

La llende del universu observable ye una hipersuperficie que constitúi la barrera de lo que puede ser reparáu en cada intre de tiempu, más allá esistiríen partícules que la so lluz inda nun tuvo tiempu d'algamar, por cuenta de que la edá del universu ye finita (ver Big Bang). Tou sucesu actual o pasáu asitiáu tres l'horizonte d'eventos, nun forma parte del universu observable actual (anque pue ser visible nel futuru cuando les señales lluminoses procedentes d'ellos algamen la nuesa posición futura).

La forma en qu'esti horizonte del universu observable camuda según la naturaleza de la espansión del universu. Si la espansión tien ciertes carauterístiques, que nun van ser nunca observables, por casu, ensin importar cuanto tiempu trescurra (eso pasa en ciertu tipu d'espansión acelerada, por casu). La frontera pasada de los eventos que nunca van poder ser reparaos ye puramente un horizonte de sucesos llamáu horizonte de sucesos de partícula.

El criteriu pa determinar si l'horizonte de sucesos del universu ye distintu del vacíu ye'l siguiente, defínase una distancia comóvil $d_{Y}$ por aciu la espresión:

$d_{Y}=\int _{t_{0}}^{\infty }{\frac {c}{a(t)}}dt\ .$

Nesta ecuación, a(t) ye'l factor d'escala, c ye la velocidá de la lluz y t₀ ye la edá actual del universu. Si $d_{Y}\rightarrow \infty$ , esto ye, los puntos arbitrariamente llonxanos pueden ser reparaos, entós l'horizonte de sucesos ye vacíu. Si $d_{Y}\neq \infty$ entós va esistir un horizonte de sucesos.

Exemplos de modelos cosmolóxicos ensin horizonte de sucesos son los modelos d'universos apoderaos por materia o por radiación. Un exemplu de modelu cosmolóxicu con horizonte de sucesos ye un universu apoderáu pola constante cosmolóxica, como por casu un Universu de De Sitter.

Horizonte de sucesos y topoloxía

L'estudiu de la causalidá en relatividá xeneral llevar a cabu siguiendo un enfoque topolóxicu, asina un horizonte d'eventos futuru o pasáu puede caracterizase como'l conxuntu de puntos de la clausura topolóxica del dominiu de dependencia d'una hipersuperficie llumínica asitiada nel "infinitu" que nun pertenecen al pasáu o futuru cronolóxicu de dichu dominiu. Convien esclariar que cuando se diz qu'una hipersuperficie ta allugada nel "infinitu" quier dicise que ta asitiada sobre los puntos del diagrama conforme de Penrose que representa l'espaciu-tiempu, en signos los horizontes d'eventos pasáu $H^{-}({\mathcal {S}}_{L})$ y futuru $H^{+}({\mathcal {S}}_{L})$ d'una hipersuperficie llumínica ${\mathcal {S}}_{L}$ vienen daos por:

$H^{-}({\mathcal {S}}_{L})={\overline {D^{-}({\mathcal {S}}_{L})}}-I^{+}(D^{-}({\mathcal {S}}_{L}))\qquad H^{+}({\mathcal {S}}_{L})={\overline {D^{+}({\mathcal {S}}_{L})}}-I^{-}(D^{+}({\mathcal {S}}_{L}))$

Onde la definición de los signos qu'apaecen ye la mesma usada en glosariu de relatividá.

Ver tamién

Furacu negru
Furacu negru de Schwarzschild
Furacu negru de Kerr
Furacu negru de Reissner-Nordström
Furacu negru de Kerr-Newman
Ergosfera
Singularidá desnuda
Singularidá gravitacional
Glosariu de relatividá
w:Event Horizon Telescope (na Wikipedia n'inglés).
Interacción débil

Referencies

Enllaces esternos

Wikimedia Commons tien conteníu multimedia tocante a Horizonte de sucesos.