Horizonte de sucesos
En relatividad general, el horizonte de sucesos —u horizonte de eventos en su calco del inglés— se refiere a una hipersuperficie frontera del espacio-tiempo, tal que los acontecimientos ocurridos a un lado de ella no pueden afectar a un observador situado al otro lado.
[1] Obsérvese que esta relación no tiene por qué ser simétrica o biyectiva, es decir, si A y B son las dos regiones del espacio tiempo en que el horizonte de sucesos divide el espacio, A puede no ser afectada por los eventos dentro de B, pero los eventos de B generalmente sí son afectados por los eventos en A.
En 1784, John Michell propuso que la gravedad puede ser lo suficientemente fuerte en las proximidades de objetos compactos masivos como para que ni siquiera la luz pueda escapar.
Posteriormente se desarrollaron varias teorías, algunas con y otras sin horizontes de sucesos.
Finalmente concluyó que «la ausencia de horizontes de sucesos significa que no hay agujeros negros -en el sentido de regímenes de los que la luz no puede escapar al infinito.»[3][4] Cualquier objeto que se acerque al horizonte desde el lado del observador parece ir más despacio, sin llegar a cruzar el horizonte.
[5] Debido al corrimiento al rojo gravitacional, su imagen se enrojece con el tiempo a medida que el objeto se aleja del observador.
Otros tipos de horizonte más específicos son el absoluto y el horizonte aparente que se encuentran alrededor de un agujero negro.
Otros tipos distintos incluyen: En cosmología, el horizonte de sucesos del universo observable es la mayor distancia comóvil desde la que la luz emitida ahora puede alcanzar al observador en el futuro.
Esto difiere del concepto de horizonte de partículas, que representa la mayor distancia comoving desde la que la luz emitida en el pasado podría alcanzar al observador en un momento dado.
Para los hechos que ocurren más allá de esa distancia, la luz no ha tenido tiempo suficiente para llegar a nuestro lugar, incluso si fue emitida en el momento en que comenzó el universo.
Si la expansión tiene ciertas características, algunas partes del universo nunca serán observables, por mucho que el observador espere a que llegue la luz de esas regiones.
El límite más allá del cual los sucesos no pueden observarse nunca es un horizonte de sucesos, y representa la extensión máxima del horizonte de partículas.
Definir una distancia comóvil dp como En esta ecuación, a es el factor de escala, c es la velocidad de la luz, y t0 es la edad del Universo.
Si dp → ∞ (es decir, puntos arbitrariamente tan alejados como se pueda observar), entonces no existe horizonte de sucesos.
[7][8] Si una partícula se mueve a velocidad constante en un universo sin campos gravitatorios, cualquier suceso que acontezca en ese universo será observable por la partícula, porque los conos de luz de esos sucesos se cruzan con la línea del mundo de la partícula.
Bajo estas condiciones, un horizonte aparente está presente en el marco de referencia (aceleración) de la partícula, lo que representa un límite más allá del cual los eventos son inobservables.
Por ejemplo, esto ocurre con una partícula uniformemente acelerada.
A medida que la partícula acelera, se aproxima, pero nunca alcanza, la velocidad de la luz con respecto a su sistema de referencia original.
Aunque en el mundo real pueden darse aproximaciones de este tipo (en aceleradores de partículas, por ejemplo), nunca se da un verdadero horizonte de sucesos, ya que para ello es necesario acelerar la partícula indefinidamente (lo que requiere cantidades arbitrariamente grandes de energía y un aparato arbitrariamente grande).
Las partículas del exterior que «caen» dentro de esta región nunca vuelven a salir, ya que para hacerlo necesitarían una velocidad de escape superior a la de la luz y, hasta el momento, la teoría indica que nada puede superarla.
La característica peculiar de esta frontera es que representa el punto de no retorno, a partir del cual no puede existir otro suceso más que caer hacia el interior, dando así origen al nombre de esta superficie.
Al incluir efectos cuánticos en el horizonte de sucesos, se hace posible la emisión de radiación por parte del agujero negro debido a las fluctuaciones del vacío que dan origen a la denominada: «radiación de Hawking».
Otro tipo de horizonte diferente es el que ve un observador uniformemente acelerado.
Y definamos sobre ella un cambio de coordenadas dado por:
, donde el tensor expresado en las coordenas de Rindler tiene un determinante que se anula.
Es interesante que puede demostrarse que este horizonte es análogo en muchos aspectos al horizonte de sucesos de un agujero negro.
El límite del universo observable es una hipersuperficie que constituye la barrera de lo que puede ser observado en cada instante de tiempo, más allá existirían partículas cuya luz todavía no ha tenido tiempo de alcanzarnos, debido a que la edad del universo es finita (ver Big Bang).
Todo acaecimiento actual o pasado situado tras el horizonte de sucesos, no forma parte del universo observable actual (aunque puede ser visible en el futuro cuando las señales luminosas procedentes de ellos alcancen nuestra posición futura).
Si la expansión tiene ciertas características, que no serán nunca observables, por ejemplo, sin importar cuanto tiempo transcurra (eso pasa en cierto tipo de expansión acelerada, por ejemplo).
, es decir, los puntos arbitrariamente lejanos pueden ser observados, entonces el horizonte de sucesos es vacío.
