Agujero negro

En el espacio exterior, usualmente un astro es el centro de un sistema solar y los planetas cercanos giran a su alrededor. En ocasiones, una estrella se comprime de tal forma que puede transformarse en un agujero negro. Si bien estos son invisibles para nosotros, los científicos pueden observar como esos planetas de un sistema solar giran alrededor de la nada.

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¿Qué es un agujero negro?

Es un área del espacio donde la gravedad es tan fuerte que incluso la luz no puede escaparse. Por tanto, este parece negro. Se forman cuando una estrella supergigante colapsa o cuando dos estrellas de gran tamaña colisionan. La fuerza gravitatoria es de tal magnitud que absorbe los elementos que se encuentran a su alrededor.

Definición de agujero negro

Se define a un agujero negro como una región finita del espacio, en la cual su interior hay una concentración de masa tan grande y densa que genera un campo gravitatorio tan elevado que ninguna partícula puede escapar de ella, ni siquiera la luz, engulle lo que se encuentra a su alrededor en una especie de agujero sin fondo.

Características

• Es un cuerpo con una masa tan densa que ni siquiera la luz puede escapar de él.
• En algunos agujeros supermasivos, a través de ciertos telescopios, se puede evidenciar el polvo estar que absorben a altas velocidades.
• Emiten radiación.
• Su gravedad es muy elevada.

Historia

• El geólogo inglés, John Michell, fue quien menciono por primera vez la existencia de objeto tan denso que ni siquiera la luz podía escapar de él. Dicha idea se encontraba un artículo que se envió a la Royal Society en 1783.
• En 1915, el desarrollo de la teoría de la relatividad general por parte de Albert Einstein comprobó la influencia que tiene en la luz la interacción gravitacional.
• Más adelante, se demostró la absorción de la luz por parte de un cuerpo pesado. El mérito fue de Karl Schwarzschild, quien en 1916 lo comprobó las ecuaciones creadas por Einstein.
• Por su parte, el famoso físico Robert Oppenheimer y su grupo de estudiantes, vaticinaron en 1932 que una estrella con una gran masa podría sufrir un colapso gravitatorio y dar origen a un hoyo negro, hecho que finalmente se terminaría comprobando.
• En 1963, Roy Kerr demostró la geometría cuasiesférica en todos los agujeros negros, basado en su carga eléctrica total e, su momento angular L y su masa
• Stephen Hawking y Roger Penrose, comprobaron en 1967 que los agujeros negros eran soluciones a las ecuaciones propuestas por Einstein.
• En 1969, fue mencionado por primera vez el término agujero negro por John Wheeler. Previamente, se conocía como estrella en colapso gravitatorio.
• En la década de los 70´s, se comprobaron varios teoremas sobre los agujeros negros, especialmente su forma y su ocurrencia. El mérito fue de Hawking, Penrose y George Ellis. Además, Hawking comprobó que los agujeros negros emiten radiación.
• Un equipo de investigadores dirigido por Andrea Ghez, de la universidad de UCLA en 1995, comprobaron la existencia de agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias. El hallazgo se realizó mediante simulación por computadoras.
• En 2008 se realizaron experimentos para medir el agujero negro que existe en el centro de la Vía Láctea, Sgr.A (o Sagittarius A). En ellos, se determinó que el mismo era poco activo debido a que habría consumido gran parte de la materia que se encuentra en su campo gravitatorio inmediato.

Tipos

Pueden dividirse de dos formas:

Según la masa

• Micro agujeros negros: Su masa solar es inferior al sol, son un agujero negro hipotético que se evapora relativamente en corto tiempo mediante la emisión de Radiación de Hawking.
• Estelar: Se generan cuando una estrella implosiona y muere. Suelen tener una masa de más de 3 masas solares.
• Intermedia: Suelen tener una masa entre 100 y 1.000.000 de masas solares. Se ubican en el medio de los estelares y los supermasivos. Es un tipo hipotético ya que si bien se han encontrado indicios, no hay ninguna evidencia directa.
• Supermasivos: Se suelen encontrar en el centro de las galaxias y cuentan con masas entre 1.000.000 y las decenas de miles de millones de masas solares.

Según sus propiedades físicas

• Existen agujeros negros que tienen cargas y no rotan (Agujero negro de Reissner-Nordstrøm). Por su parte, algunos no poseen ninguna carga y tampoco rotación (Agujero negro de Schwarzschild).
• Además, existen agujeros que poseen rotación y cargas (Agujero negro de Kerr-Newman), mientras que otros rotan pero no poseen cargas (Agujero negro de Kerr)

Partes de un agujero negro

Los elementos básicos de un agujero negro son:

• Singularidad gravitacional: Es una zona interior del espacio tiempo donde las magnitudes físicas relacionadas a los campos gravitatorios no pueden definirse.
• Horizonte de sucesos: Es la superficie esférica imaginaria que rodea al agujero negro. Tiene una fuerza gravitacional tan fuerte que para que un objeto pudiera alejarse su velocidad de escape debe ser similar a la velocidad de la luz.
• Radio de Schwarzchild: señala que mientras más grande sea el agujero negro más masa será absorbida hacia él. Se utiliza para medir el agujero negro esférico y estático (agujero negro de Schwarzchild)
• Disco de acreción: es una estructura compuesta por gas y polvo estelar que posee forma de disco. Es creada por la fuerza gravitatoria de objetos masivos que atrae otros objetos, logrando así su expansión.
• Ergosfera: es la región exterior que rodea al horizonte de sucesos. Esta rota junto al agujero negro arrastrando el espacio-tiempo.
• Jet de gas: son los chorros de materia que se relacionan con los discos de acreción. Se forman debido a la materia con exceso de momento angular

Otros elementos que conformas un agujero negro son:

• Corriente de acreción
• Lugar de peligro
• Disco ventoso
• Disco de polvo
• Nubes de línea cría
• Disco de gas frio
• Disco turbulente y caliente
• Fuente quasi-periodica de oscilación
• Órbita circular estable intima
• Viento central caliente
• Vortex
• Onda de re colimación
• Región de emisión de rayos gamma
• Región de emisión de microondas y radio.

Cómo se forma un agujero negro

Se forma cuando el combustible de hidrógeno y helio de una estrella se consume, provocando una supernova que en ocasiones debido a la enorme fuerza gravitatoria puede convertirse en un hoyo negro.

Por otra parte, las estrellas de neutrones, también pueden llegar a convertirse en agujeros negros. Se cree que se formaron los más pequeños cuando se creó el universo. Finalmente, los supermasivos pueden haberse originado al momento en que se crearon las galaxias.

Cómo funciona

Funciona de forma similar a como lo haría una aspiradora en el espacio. Su fuerza de gravitatoria es tan grande que atrae a otros elementos que lo rodean y de esta forma se vuelve cada vez más grande. A medida que va absorbiendo el material y este es consumido debido a la fricción, lo cual produce radiación y fugas de energía conocidas como jets.

Qué hay dentro de un agujero negro

Si bien aún no se sabe a ciencia cierta que contiene el interior de un agujero negro, según las teorías de Albert Einstein sabemos que contienen una singularidad, donde la densidad de la materia en relación a los campos gravitatorios son infinitas. Se piensa que puede contener otros universos o materia absorbida a través del tiempo.

Si alguien entrase a un agujero negro la diferencia de gravedad lo convertiría en un espagueti, cada molécula, célula y átomo sería atraído por la fuerza marea.

Cómo se detecta un agujero negro

Los científicos utilizan telescopios con rayos X para detectarlos, puesto que como demostró Stephen Hawking, generan grandes cantidades de radiación, debido a la pérdida superficial de materia de los objetos que son absorbidos hacia el agujero negro. También, se pueden detectar al percatarse del efecto sobre los cuerpos que rodean al hoyo negro.