Horizonte de sucesos

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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. Por dar un ejemplo concreto, la luz emitida desde dentro del horizonte de sucesos jamás podría alcanzar a un observador situado fuera, pero un observador dentro podría observar los acontecimientos del exterior.^[2]​ Existen diversos tipos de horizontes de sucesos, y estos pueden aparecer en diversas circunstancias. Una de ellas particularmente importante sucede en presencia de agujeros negros, aunque este no es el único tipo de horizonte de sucesos posible, existiendo además horizontes de Cauchy, horizontes de Killing, horizontes de partícula u horizontes cosmológicos.

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. En aquella época dominaban la teoría newtoniana de la gravitación y la llamada teoría corpuscular de la luz. En estas teorías, si la velocidad de escape de la influencia gravitatoria de un objeto masivo supera la velocidad de la luz, entonces la luz que se origina en su interior o a partir de él puede escapar temporalmente, pero regresará. En 1958, David Finkelstein utilizó la relatividad general para introducir una definición más estricta de un agujero negro horizonte de sucesos local como un límite más allá del cual los acontecimientos de cualquier índole no pueden afectar a un observador externo, lo que condujo a las paradojas de la información y del cortafuegos, fomentando la reexaminación del concepto de horizontes de sucesos locales y de la noción de agujeros negros. Posteriormente se desarrollaron varias teorías, algunas con y otras sin horizontes de sucesos. Uno de los principales desarrolladores de teorías para describir los agujeros negros, Stephen Hawking, sugirió que se utilizara un horizonte aparente en lugar de un horizonte de sucesos, diciendo: «El colapso gravitatorio produce horizontes aparentes pero no 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.^[6]​

En un universo en expansión, la velocidad de expansión alcanza -e incluso supera- la velocidad de la luz, impidiendo que las señales viajen a algunas regiones. Un horizonte de sucesos cósmico es un verdadero horizonte de sucesos porque afecta a todo tipo de señales, incluidas las ondas gravitacionales, que viajan a la velocidad de la luz.

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:

• El Cauchy y el horizonte de Killing.
• La esfera fotónicas y la ergosferas de la solución de Kerr.
• Partículas y horizonte cosmológicos relevantes para la cosmología.
• horizonte aislado y horizonte dinámico, que son importantes en la investigación actual de agujeros negros.

1. ↑ Hawking, Ellis, Stephen, George (1973). «6». Large Scale Structure of Space-time. 
2. ↑ Carroll, Sean (1997). «Lecture Notes on General Relativity». arXiv.org. 
3. ↑ Hawking, Stephen W. (2014). «Preservación de la información y previsión meteorológica para agujeros negros». arXiv:1401.5761v1  [hep-th]. 
4. ↑ Curiel, Erik (2019). «Las muchas definiciones de un agujero negro». Nature Astronomy 3: 27-34. Bibcode:2019NatAs...3...27C. S2CID 119080734. arXiv:1808.01507. doi:10.1038/s41550-018-0602-1. 
5. ↑ Chaisson, Eric J. (1990). Relatively Speaking: Relatividad, agujeros negros y el destino del universo. W. W. Norton & Company. p. 213. ISBN 978-0393306750. (requiere registro). 
6. ↑ Bennett, Jeffrey; Donahue, Megan; Schneider, Nicholas; Voit, G. Mark (2014). La perspectiva cósmica. Pearson Education. p. 156. ISBN 978-0-134-05906-8.