En la teoría de los agujeros negros , el paradigma de la membrana de los agujeros negros es un modelo simplificado, útil para visualizar y calcular los efectos predichos por la mecánica cuántica para la física exterior de los agujeros negros, sin utilizar principios o cálculos mecánicos cuánticos. Modela un agujero negro como una superficie delgada y clásicamente radiante (o membrana ) en el horizonte de sucesos del agujero negro o muy cerca de él . Este enfoque de la teoría de los agujeros negros fue creado por Kip S. Thorne , RH Price y DA Macdonald.
Thorne (1994) relata que este enfoque para estudiar los agujeros negros fue motivado por la constatación por parte de Hanni, Ruffini , Wald y Cohen a principios de los años 1970 de que, puesto que una bolita cargada eléctricamente arrojada en un agujero negro debería parecer a un extraño distante que permanece justo fuera del horizonte de sucesos, si su imagen persiste, sus líneas de campo eléctrico también deberían persistir y deberían apuntar a la ubicación de la imagen "congelada" (1994, pág. 406). Si el agujero negro gira y la imagen de la bolita es arrastrada, las líneas de campo eléctrico asociadas deberían ser arrastradas con ella para crear efectos básicos de "dinamo eléctrico" ( véase: teoría de la dinamo ).
Cálculos posteriores permitieron obtener propiedades para un agujero negro, como la resistencia eléctrica aparente (pág. 408). Dado que estas propiedades de la línea de campo parecían manifestarse hasta el horizonte de sucesos y la relatividad general insistía en que ninguna interacción dinámica exterior podía extenderse a través del horizonte, se consideró conveniente inventar una superficie en el horizonte a la que se pudiera decir que pertenecían estas propiedades eléctricas.
Después de introducirse en el modelado de las características eléctricas teóricas del horizonte, el enfoque de membrana se puso en servicio para modelar el efecto de la radiación de Hawking predicho por la mecánica cuántica .
En el sistema de coordenadas de un observador estacionario distante, la radiación de Hawking tiende a describirse como un efecto de producción de pares de partículas mecánico-cuánticas (que involucra partículas virtuales ), pero para los observadores estacionarios que se ciernen más cerca del agujero, se supone que el efecto se parece a un efecto de radiación puramente convencional que involucra partículas reales [ ¿por qué? ] . En el paradigma de la membrana , el agujero negro se describe como debería ser visto por una matriz de estos observadores estacionarios, suspendidos y no inerciales, y dado que su sistema de coordenadas compartido termina en el horizonte de eventos (porque un observador no puede flotar legalmente en el horizonte de eventos o debajo de él bajo la relatividad general), esta radiación de aspecto convencional se describe como emitida por una capa arbitrariamente delgada de material caliente en el horizonte de eventos o justo por encima de él, donde falla este sistema de coordenadas.
Al igual que en el caso eléctrico, el paradigma de la membrana es útil porque estos efectos deberían aparecer hasta el horizonte de eventos, pero la RG no permite que lleguen a través del horizonte; atribuirlos a una hipotética membrana delgada radiante en el horizonte permite modelarlos de manera clásica sin contradecir explícitamente la predicción de la relatividad general de que la superficie del horizonte de eventos es ineludible.
En 1986, Kip S. Thorne , Richard H. Price y DA Macdonald publicaron una antología de artículos de varios autores que examinaban esta idea: "Agujeros negros: el paradigma de la membrana" .