Agujeros Negros

AGUJEROS NEGROS

Agujeros Negros

Cuando en la primera década del siglo XX, Albert Einstein publicó la teoría de la relatividad muy pocos pudieron visualizar el gran impacto que esta teoría podría tener en la física y en el entendimiento de los fenómenos estelares. Con la observación de un eclipse solar en 1919 se corroboró que su teoría tenía grandes bases para poder entender mejor al universo. Si bien Einstein no recibió por éste trabajo el premio Nobel de física al menos brindó a los astrónomos la posibilidad de poder entender los descubrimientos que se realizarían en las décadas posteriores. Uno de estos descubrimientos fue la existencia de los agujeros negros. Un agujero negro es una región finita del espacio-tiempo, con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética puede escapar de su proximidad. Un campo de estas características puede corresponder a un cuerpo de alta densidad con una masa relativamente pequeña -como la del Sol o menor- que está condensada en un volumen mucho menor, o a un cuerpo de baja densidad con una masa muy grande, como una colección de millones de estrellas en el centro de una galaxia. Es un agujero porque las cosas pueden caer, pero no salir de él, y es negro porque es la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo la luz. Cualquier evento que ocurra en su interior queda oculto para siempre para alguien que lo observe desde afuera. Otra forma de decirlo es que un agujero negro es un objeto para el que la velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz, conocido como el último límite de velocidad en el universo. La curvatura del espacio-tiempo o gravedad de un agujero negro debido a la gran cantidad de energía del objeto celeste al ser provoca una singularidad encerrada por una superficie cerrada, llamada horizonte de sucesos. Dicho horizonte de sucesos separa la región de agujero negro del resto del universo. Dicha curvatura es estudiada por la relatividad general, la cual predijo la existencia de los agujeros negros y fue su primer indicio. 

Características

El agujero negro tiene este nombre porque así es su apariencia, ellos no irradian ningún tipo de luz. Con respecto a los agujeros negros que son de gran tamaño se puede observar a sus alrededores un gran disco de acreción, esto debido al gas que proviene de las estrellas pertenecientes a su galaxia.

Hay agujeros negros que no rotan ni tampoco poseen ningún tipo de cargas, así como algunos tienen cargas pero no tienen ningún tipo de rotación. También es posible que algunos agujeros roten pero no tengan cargas, y otros que se conozcan únicamente con cargas, para cada uno de estos tipos de agujeros hay estudios y teorías por investigadores conocedores del tema.

Otra de las características es que su gravedad es muy elevada. Estos agujeros eran antes estrellas rojas que murieron y de tanta fuerza de gravedad que había en ella se inició el hoyo negro.

Tipos de Agujeros Negros

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. Por su parte, algunos no poseen ninguna carga y tampoco rotación además, existen agujeros que poseen rotación y cargas mientras que otros rotan pero no poseen cargas.

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 debe ser similar a la 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.
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 recolimación

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.

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. 

El agujero negro más grande

El agujero negro más grande que hasta ahora se conoce ha sido un descubrimiento que ha fascinado al mundo de la astronomía, de la física y de la ciencia en general, su tamaño es realmente gigante, pero lo que asombra muchas veces, cuando nos referimos a una agujero negro no es su tamaño sino la capacidad que tiene para tener masas elevadas. En el caso del agujero negro más grande que se ha descubierto se ha dicho que tiene una masa de diecisiete mil millones de masas solares, algo realmente asombroso. 

Agujero negro y el sol

Los agujeros negros los podemos hallar en diferentes lugares del espacio exterior, tanto en el centro de la galaxia como a sus alrededores, pero si hablamos del sol, nos preguntamos si es posible que cerca de él se puedan formar algunos, o incluso, si en él puede permanecer un agujero negro como los que ya hemos estudiado. En algunas ocasiones este evento puede suceder en sol ocupando grandes regiones del mismo. La megatosfera, que es una de las capas que protege a nuestro planeta tierra permite que estos fuertes corrientes de viento junto a las partículas que trae desprendidas del sol no lleguen a la población mundial. 

Curiosidades sobre el agujero negros

A pesar de la teoría más básica de la que hemos hablado con respecto al tema, hay quienes dicen que si es posible saber que hay en un agujero negro porque no descompone todo. Se cree que el número de agujeros negros que existen en el planeta tiende a ser un número mayor al de la cantidad de  estrellas que hay, dato que tampoco puede ser comprobado de manera científica. Otra de las curiosidades es que las teorías indican que estos agujeros son formados a raíz de estrellas super masivas que mueren y que se van reduciendo o consumiendo a sí mismas hasta llegar al punto en que se convierte en un punto de alta masa atraída por su propia gravedad. Los agujeros negros pueden tener influencia sobre aquello que está cercano a él, tanto en el espacio, porque causa una atracción difícil de evadir así como también en el tiempo, porque todo se transforma en un espacio donde el tiempo se mueve más lento de lo habitual. La diferencia en tamaño entre el agujero negro que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, mejor conocida como vía láctea y aquel que se encuentra en el cuasar es realmente grande, mientras que el primero tiene una cantidad de cinco veces la masa del sol, este segundo tiene un tamaño de doce millones más de masa que la del sol de nuestro sistema solar. 

Agujero negro cercano a la tierra

Ya hemos visto que sucedería si se posicionan agujeros negros cercanos a nuestro sistema solar, todo sería realmente diferente ya que estos tienen una capacidad gravitacional muy alta, tanto que se cree que no hay nada que pueda escapar de él, esto nos da motivo a creer que los agujeros negros no están suficientemente cerca de nuestro planeta tierra como para crear alguna reacción en ella, el que más cerca se encuentra está a aproximadamente tres mil años luz. 

Fuentes:

Fuente#1

Fuente#2

Fuente#3
Fuente#4