Los agujeros negros son regiones del espacio donde la atracción gravitacional es tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. En lugar del espacio vacío, los agujeros negros están llenos de materia que se aprieta en un espacio diminuto.
¿Quién descubrió los agujeros negros?
El físico Karl Schwarzschild descubrió accidentalmente agujeros negros en 1916, cuando estaba descubriendo una solución particular a la teoría de la relatividad general de Einstein. Estaba tratando de encontrar la solución a la atracción gravitacional de una sola bola de materia simétrica y solitaria, talcomo el sol en el centro de nuestro sistema solar. Pero esa solución contenía una característica peculiar: la teoría se comportaba de manera extraña en un radio específico, conocido hoy como el radio de Schwarzschild.
Más tarde se dio cuenta de por qué este radio era tan especial. Si comprimía la masa de un objeto en un espacio más pequeño que ese radio, su atracción gravitacional abrumaría todas las fuerzas conocidas y nada podría escapar. Los primeros físicos asumieron que esta situación nunca ocurriría.en la naturaleza. Pero a finales de la década de 1930, quedó claro que la naturaleza podía de hecho, permite que existan agujeros negros cuando el físico indio Subrahmanyan Chandrasekhar descubrió que por encima de cierta densidad, ninguna fuerza puede abrumar a la gravedad. Sin embargo, los agujeros negros solo pueden formarse en las condiciones más extremas.
¿Cómo se forman los agujeros negros?
Las estrellas producen luz y calor debido a los motores en sus núcleos donde se llama proceso fusión nuclear aparece. Allí, dos ligeros átomos fusionarse para formar un átomo más pesado, un proceso que libera energía. Esos átomos más pesados luego se fusionan para formar átomos aún más pesados, y así sucesivamente para mantener la estrella produciendo luz y calor.
Como tal, cuando las estrellas que son más masivas que ocho veces la de nuestro sol cerca del final de sus vidas, fusionan elementos cada vez más pesados en sus núcleos, como silicio y magnesio . Eventualmente comienzan a formar hierro. ¿El problema? La fusión de hierro requiere más energía de la que produce la reacción, por lo que en ese punto nada puede contrarrestar la atracción gravitacional hacia adentro de la propia masa de la estrella. Y así, la gran estrella colapsa sobre sí misma.Con todo ese aplastante peso gravitacional, el núcleo de la estrella se aprieta más allá del radio de Schwarzschild, momento en el que se forma un agujero negro.
Dado que ninguna fuerza conocida puede detener el colapso, una vez que el material forma un agujero negro, sigue apretándose hasta convertirse en una singularidad, un punto de densidad infinita. Alrededor de esa singularidad está el horizonte de eventos, el límite esférico invisible que marca la entrada.al agujero negro. Una vez que algo cruza el horizonte de sucesos, nunca podrá salir. Para escapar, uno tendría que viajar más rápido que la velocidad de la luz, y dado que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, ese-la comida entera está condenada.
Los agujeros negros supermasivos, que son millones de veces la masa del sol, se forman durante cientos de millones de años al alimentarse del material que los rodea y al fusionarse con otros agujeros negros.
¿Qué sucede dentro de un agujero negro?
Los agujeros negros son cualquier cosa menos espacio vacío; en el interior, uno encontraría cargas y cargas de masa aplastadas hasta un punto infinitamente pequeño. La atracción gravitacional de esa singularidad llevaría inevitablemente cualquier masa hacia ella. No importa en qué dirección mires o cómocon fuerza te resistes, tienes la garantía de alcanzar la singularidad en un tiempo finito, como explica JILA , un instituto conjunto de la Universidad de Colorado Boulder y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología.
Los físicos no saben qué sucede en la singularidad. Es un entorno tan extremo que todo nuestro conocimiento actual de la física se rompe.
¿Cómo saben los científicos que los agujeros negros son reales?
A pesar de la falta de información sobre las entrañas de un agujero negro, los físicos saben que existen. La primera evidencia llegó en forma de Cygnus X-1, una fuente brillante de rayos X a unos 6.000 años luz de distancia. explica la NASA . Las observaciones de ese sistema revelaron un compañero pequeño, denso y oscuro, un agujero negro, que se canaliza fuera de la atmósfera de un compañero en órbita. Los astrónomos no pueden ver el agujero negro en sí, pero, a medida que el gas cae hacia su perdición,se calienta y emite energía en forma de radiografías .
¿Qué tamaño tienen los agujeros negros?
El agujero negro en Cygnus X-1 tiene una masa aproximadamente 20 veces mayor que la del Sol, lo cual es bastante típico de los agujeros negros en todo el universo. En nuestra propia galaxia, los científicos han identificado entre 10 millones y mil millones de agujeros negros, informó la NASA . El agujero negro más cercano conocido es Cygnus X-1, que acecha a poco más de 6.000 años luz de distancia aunque hay agujeros negros no confirmados tan cerca como 1.000 años luz de distancia.
Pero en el centro de la Vía Láctea, y en el centro de casi todas las demás galaxias, se encuentra un monstruo, un agujero negro supermasivo. Los agujeros negros supermasivos son millones de veces más masivos que el sol, y algunos incluso pueden alcanzar cientos demiles de millones de veces más masivos que el Sol. Estos gigantes alcanzan tamaños estupendos al alimentarse de la materia circundante y fusionarse con otros agujeros negros en el transcurso de cientos de millones de años.
¿Cómo se ven los agujeros negros?
Los agujeros negros son solo eso, son "negros" en el sentido de que no emiten ninguna luz, pero los astrónomos aún pueden detectarlos a través de los efectos gravitacionales que tienen en otros objetos y sus desordenados hábitos alimenticios.
Para algunos agujeros negros, principalmente los supermasivos, los astrónomos pueden verlos debido a los quásares que producen. Los quásares son fuentes de emisión de radio intensamente brillantes. Cuando la materia cae en un agujero negro, se comprime y se calienta en unversión superior de Cygnus X-1. El disco de material que rodea el agujero negro puede brillar más que toda su galaxia anfitriona, y es capaz de lanzar chorros de partículas sobrecalentadas, casi a la velocidad de la luz, a decenas de miles de luz.años, dijo la NASA .
Otra forma de "ver" los agujeros negros es cuando se fusionan. Cuando dos agujeros negros chocan, envían ondas hacia adentro espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales. Estas ondas son increíblemente débiles, pero los instrumentos sensibles de la Tierra son capaces de detectarlas. Hasta la fecha, los astrónomos han identificado 50 eventos de fusión de agujeros negros.
El única "imagen" verdadera de un agujero negro jamás creado salió en 2019, cuando los astrónomos usaron el telescopio Event Horizon, una red de platos que abarcan toda la Tierra, para tomar una imagen de este disco iluminado de material girando alrededor de un agujero negro llamado M87 *, informó Rhythm89 enEl tiempo. Con un peso de 3.000 millones de veces más que el sol y sentado en una galaxia a más de 50 millones de años luz de distancia, M87 * parecía una dona naranja distorsionada en esa imagen. Dado que es imposible tomar una fotografía del agujero negro en sí porqueninguna luz puede escapar, lo que los astrónomos vieron en cambio fue su "sombra", el agujero en el material brillante que lo rodea.
¿Qué pasa si te caes en un agujero negro?
Es bueno que los agujeros negros más cercanos estén a miles de años luz de nosotros. Desde la distancia, los agujeros negros actúan como cualquier otro objeto masivo en el universo. De hecho, si reemplazara el sol con un-masivo agujero negro, la órbita de la Tierra permanecería completamente sin cambios todas las plantas morirían, pero ese es un problema diferente. Pero cerca de un agujero negro, las fuerzas gravitacionales son tan fuertes que te estirarías de pies a cabezaen una cadena larga y delgada de partículas antes incluso de alcanzar el horizonte de eventos, un destino terrible llamado curiosamente "espaguetificación".
Publicado originalmente en Rhythm89.
RECURSOS ADICIONALES
- la NASA responde a 10 preguntas sobre agujeros negros
- guía de la NASA para la seguridad de los agujeros negros
- Experimentos científicos de agujeros negros para niños en Scciencia