Paradigma de membrana

En la teoría de los agujeros negros, el paradigma de la membrana del agujero negro 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 mecánicos cuánticos. o cálculos. Modela un agujero negro como una superficie delgada, 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, R. H. Price y D. A. Macdonald.

Resistencia eléctrica

Thorne (1994) relata que este enfoque para estudiar los agujeros negros fue impulsado por Hanni, Ruffini, Wald y Cohen, a principios de la década de 1970, cuando se dieron cuenta de que, dado que una bolita cargada eléctricamente cae en un agujero negro, aún debería aparecer a un extraño distante que permanece justo fuera del horizonte de eventos, si su imagen persiste, sus líneas de campo eléctrico también deberían persistir y deberían apuntar a la ubicación del "congelado" imagen (1994, págs. 406). Si el agujero negro gira, y la imagen de la pastilla se mueve, las líneas de campo eléctrico asociadas deberían moverse con él para crear una "dínamo eléctrica" básica. efectos (ver: teoría de la dinamo).

Otros cálculos arrojaron propiedades para un agujero negro, como la resistencia eléctrica aparente (págs. 408). Dado que estas propiedades de la línea de campo parecían exhibirse hasta el horizonte de sucesos, y la relatividad general insistía en que ninguna interacción exterior dinámica podía extenderse a través del horizonte, se consideró conveniente inventar una superficie en i> el horizonte al que se podría decir que pertenecen estas propiedades eléctricas.

Radiación de halcón

Después de ser introducido para modelar 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 de la mecánica cuántica (que involucra partículas virtuales), pero para los observadores estacionarios que se ciernen más cerca del agujero, se supone que el efecto parecen un efecto de radiación puramente convencional que involucra partículas reales. En el paradigma de la membrana, el agujero negro se describe como debería ser visto por una serie de estos observadores no inerciales suspendidos y estacionarios, 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 por 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 o justo por encima del horizonte de eventos, 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 GR no permite que lleguen a través del horizonte, atribuyéndolos a una hipotética membrana radiante delgada en el horizonte les permite ser modelados clásicamente sin contradecir explícitamente la predicción de la relatividad general de que la superficie del horizonte de eventos es ineludible.

In 1986, Kip S. Thorne, Richard H. Price and D. A. Macdonald published an anthology of papers by various authors that examined this idea: "Black Holes: The membrane paradigm#34;.