¿La sombra es lo mismo que el horizonte de eventos?

No. El horizonte es la superficie de la que no salen materia ni luz. La sombra es mayor (unos 2,6 radios del horizonte): la luz de atrás se captura o se curva con fuerza, y vemos una silueta oscura. Se observa la sombra, no el horizonte mismo.

¿Por qué la sombra es un círculo ideal?

Así se ve un agujero lejano de Schwarzschild, sin rotación. En uno que rota (de Kerr) la sombra es un poco asimétrica por el arrastre de sistemas inerciales. Se dejó el círculo para destacar la dependencia con la masa.

¿Qué es el anillo brillante?

Un anillo de fotones esquemático: la luz recorre órbitas circulares inestables cerca de la esfera de fotones. La emisión del flujo de acreción puede rodear el agujero varias veces y apilarse en un anillo brillante, como en la imagen de M87*.

¿Qué tan cerca está esto de las imágenes del Telescopio del Horizonte de Eventos?

La geometría es la misma: sombra oscura y anillo brillante. Las imágenes reales exigen el cálculo de la acreción en RG, el refuerzo Doppler y la rotación. Aquí se aisló solo el efecto de lente gravitacional.

Sombra de un agujero negro

Silueta y anillo estilizado; Rₛ crece con la masa — no es un trazado completo de rayos en RG.

Sobre el modelo

La sombra de un agujero negro es la silueta oscura sobre el fondo de radiación, no el horizonte de eventos mismo. En un agujero sin rotación (de Schwarzschild) el radio de Schwarzschild es R_s = 2GM/c². El parámetro de impacto crítico de la luz es b_кр = (3√3 / 2) R_s: los rayos con b menor caen tras el horizonte; los de b mayor se desvían. La sombra observada es un disco oscuro de radio de unos 2,6 R_s; alrededor, un anillo de fotones estilizado (rayos que rodearon el agujero varias veces). No se calcula el trazado completo de rayos en RG ni la rotación (métrica de Kerr): el tamaño de la sombra crece de forma lineal con la masa. Es un esquema de los rasgos clave de las imágenes del Telescopio del Horizonte de Eventos, no la magnetohidrodinámica de la acreción.

Para quién: Últimos años de bachillerato y primeros cursos: relatividad general, agujeros negros.

Conceptos clave

radio de Schwarzschild
esfera de fotones
horizonte de eventos
parámetro de impacto
lente gravitacional
relatividad general
sombra de un agujero negro

Cómo funciona

Un agujero negro sin rotación tiene radio de Schwarzschild Rₛ = 2GM/c². La sombra observada es unas cuantas veces esa escala, según la rotación y el ángulo de observación. El anillo célebre es luz del flujo de acreción, desviada por lente gravitacional alrededor del agujero.

Preguntas frecuentes

¿La sombra es lo mismo que el horizonte de eventos?: No. El horizonte es la superficie de la que no salen materia ni luz. La sombra es mayor (unos 2,6 radios del horizonte): la luz de atrás se captura o se curva con fuerza, y vemos una silueta oscura. Se observa la sombra, no el horizonte mismo.
¿Por qué la sombra es un círculo ideal?: Así se ve un agujero lejano de Schwarzschild, sin rotación. En uno que rota (de Kerr) la sombra es un poco asimétrica por el arrastre de sistemas inerciales. Se dejó el círculo para destacar la dependencia con la masa.
¿Qué es el anillo brillante?: Un anillo de fotones esquemático: la luz recorre órbitas circulares inestables cerca de la esfera de fotones. La emisión del flujo de acreción puede rodear el agujero varias veces y apilarse en un anillo brillante, como en la imagen de M87*.
¿Qué tan cerca está esto de las imágenes del Telescopio del Horizonte de Eventos?: La geometría es la misma: sombra oscura y anillo brillante. Las imágenes reales exigen el cálculo de la acreción en RG, el refuerzo Doppler y la rotación. Aquí se aisló solo el efecto de lente gravitacional.

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