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Hoyo negro

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Hoyo negro
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Presentación

Agujero Negro 1.jpg

Un agujero negro es un cuerpo celeste con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética puede escapar de su proximidad. En teoría un agujero negro se origina hacia el final de la vida de una estrella, cuando ésta se contrae más allá de un límite determinado, conocido como radio de Schwarzschild y se hace más pequeña y más densa que una estrella de neutrones, tanto que ni la luz puede escapar de su campo gravitatorio.

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Contenido

Descripción

Simulación del efecto lente gravitacional provocado por un agujero negro, que distorsiona la imagen de la galaxia al fondo

Para una mayor aproximación se describe de la siguiente forma al un objeto estar sometido a una compresión mayor que la de las estrellas de neutrones tendría un campo gravitatorio tan intenso, que cualquier cosa que se aproximara a él quedaría atrapada y no podría volver a salir. Es como si el objeto atrapado hubiera caído en un agujero infinitamente hondo y no cesase nunca de caer. Y como ni siquiera la luz puede escapar, el objeto comprimido será negro. Literalmente, un «agujero negro».

Para entender lo que es un agujero negro empecemos por una estrella como el Sol. El Sol tiene un diámetro de 1.390.000 kilómetros y una masa 330.000 veces superior a la de la Tierra. Teniendo en cuenta esa masa y la distancia de la superficie al centro se demuestra que cualquier objeto colocado sobre la superficie del Sol estaría sometido a una atracción gravitatoria 28 veces superior a la gravedad terrestre en la superficie.

Una estrella corriente conserva su tamaño normal gracias al equilibrio entre una alta temperatura central, que tiende a expandir la sustancia estelar, y la gigantesca atracción gravitatoria, que tiende a contraerla y estrujarla.

La contracción de una estrella

Hoyo Negro WikicharliE.jpg

Si en un momento dado la temperatura interna desciende, la gravitación se hará dueña de la situación. La estrella comienza a contraerse y a lo largo de ese proceso la estructura atómica del interior se desintegra. En lugar de átomos habrá ahora Electrones, protones y neutrones sueltos. La estrella sigue contrayéndose hasta el momento en que la repulsión mutua de los electrones contrarresta cualquier contracción ulterior.

La estrella es ahora una «enana blanca». Si una estrella como el Sol sufriera este colapso que conduce al estado de enana blanca, toda su masa quedaría reducida a una esfera de unos 16.000 kilómetros de diámetro, y su gravedad superficial (con la misma masa pero a una distancia mucho menor del centro) sería 210.000 veces superior a la de la Tierra.

En determinadas condiciones la atracción gravitatoria se hace demasiado fuerte para ser contrarrestada por la repulsión electrónica. La estrella se contrae de nuevo, obligando a los electrones y protones a combinarse para formar neutrones y forzando también a estos últimos a apelotonarse en estrecho contacto.

La estructura neutrónica contrarresta entonces cualquier ulterior contracción y lo que tenemos es una estrella de neutrones, que podría albergar toda la masa de nuestro sol en una esfera de sólo 16 kilómetros de diámetro. La gravedad superficial sería 210.000.000.000 veces superior a la que tenemos en la Tierra.

En ciertas condiciones, la gravitación puede superar incluso la resistencia de la estructura neutrónica. En ese caso ya no hay nada que pueda oponerse al colapso. La estrella puede contraerse hasta un volumen cero y la gravedad superficial aumentar hacia el infinito.

Según la teoría de la relatividad

Según la teoría de la relatividad, la luz emitida por una estrella pierde algo de su energía al avanzar contra el campo gravitatorio de la estrella. Cuanto más intenso es el campo, tanto mayor es la pérdida de energía, lo cual ha sido comprobado experimentalmente en el espacio y en el laboratorio.

La luz emitida por una estrella ordinaria como el Sol pierde muy poca energía. La emitida por una enana blanca, algo más, y la emitida por una estrella de neutrones aún más. A lo largo del proceso de colapso de la estrella de neutrones llega un momento en que la luz que emana de la superficie pierde toda su energía y no puede escapar.

Formación

Agujero negro con falso color.jpg

Los agujeros negros pueden formarse durante el transcurso de la evolución estelar. Cuando el combustible nuclear se agota en el núcleo de una estrella, la presión asociada con el calor que produce ya no es suficiente para impedir la contracción del núcleo debida a su propia gravedad. A densidades mayores de un millón de veces la del agua, aparece una presión debida a la alta densidad de electrones, que detiene la contracción en una enana blanca. Si la densidad es mayor, se convierte en agujero negro.

Agujero Negro en Virgo

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NGC 4438 es una galaxia peculiar situada en el cúmulo de Virgo, a 50 millones de años luz de la Tierra. La región brillante central corresponde al disco de acumulación alrededor del agujero negro central. Perpendicularmente al disco surgen en direcciones opuestas dos chorros de partículas, expulsadas a alta velocidad. Al chocar con el gas circundante, producen las burbujas que se ven en la imagen en falso color (rojo corresponde al gas más caliente). La burbuja más brillante tiene 800 años luz de diámetro.

Con su poderoso espejo apuntando hacia la galaxia NGC 4438, el Telescopio Espacial Hubble captó cómo el agujero negro supermasivo que habita en su centro vomita globos de gas caliente hacia afuera, en direcciones opuestas. Las imágenes muestran una burbuja rojiza elevándose desde una nube de polvo y otra más tenue descendiendo. Estos globos de gas son provocados por la atracción de los agujeros negros.

Parte de esta materia es regada en direcciones opuestas desde el disco central que forma el remolino, y a su paso barre más materia tal como una manguera al descargar su chorro sobre tierra floja. Estos chorros golpean a veces contra una barrera de nubes de gas moviéndose lentamente. Ese impacto es el que produce las burbujas que atrapó el Hubble en su fotografía. La burbuja superior, que mide 800 años luz de diámetro, es más brillante porque nació del choque de aquellos chorros de materia con una nube de gas mucho más densa que la que formó la burbuja inferior.

Agujero Negro tragando una estrella

Agujero Negro tragando una estrella

Esta imagen simulada por un computador, muestra el gas de una estrella que está siendo destrozada y tragada por las fuerzas de un agujero negro. Parte del gas también se está expulsando a altas velocidades en el espacio.

Utilizando telescopios, tanto en el espacio como en tierra, los astrónomos reunieron la evidencia más directa y veráz hasta ahora conocida sobre este violento proceso: un agujero negro supermasivo tritura una estrella que vagaba demasiado cerca de él. Fueron utilizados para ayudar a identificar los restos estelares, los telescopios Galaxy Evolution Explorer de la NASA en órbita(GALEX) y el telescopio Pan- STARRS1 en la cumbre del Haleakala en Hawai

Una llamarada de luz ultravioleta, reveló como el gas es absorbido por el agujero negro, así como el gas rico en helio, es expulsado del sistema. Cuando la estrella es desgarrada , una parte del material cae en el agujero negro , mientras que el resto es expulsado a alta velocidades al espacio. La llamarada y sus propiedades proporcionan una visión espectacular de este escenario y entrega detalles sin precedentes sobre la víctima estelar.

La galaxia, que el agujero negro supermasivo destrozó, es conocida como PS1- 10jh y está situado cerca de 2.7 mil millones de años luz de la Tierra. Los astrónomos estiman que el agujero negro en el PS1- 10jh, tiene una masa de varios millones de soles, lo cual es comparable con el agujero negro supermasivo de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

La imagen muestra la enorme galaxia, M60, con la pequeña galaxia enana que se espera que eventualmente fusionarse con ella. NASA / Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial / Agencia Espacial Europea/

Stephen Hawking propone una nueva solución al misterio de los agujeros negros

En el índice de fenómenos incomprensibles del universo, los agujeros negros son el santo grial, la pieza del puzzle que probablemente nos ayude a entender muchas cosas. Stephen Hawking es una de las mentes más brillantes que se ha dedicado a estudiar los agujeros negros, y tiene una nueva teoría sobre ellos.

Agujero negro.gif

El popular físico ha ofrecido una conferencia ayer en la Estocolmo en la que ha mostrado su apoyo a una nueva hipótesis sobre uno de los mayores misterios de los agujeros negros: Paradoja de la pérdida de información en agujeros negros.

Lo que sabemos hasta ahora de los agujeros negros indica que toda información física sobre la materia desaparece en su interior. Sin embargo, esto viola dos principios de la física cuántica que postulan que “la información completa sobre un sistema está codificada en su misma función de onda aún cuando su función de onda colapsa”. En otras palabras, que la información sobre la materia no se puede destruir a nivel cuántico, ni siquiera dentro de un agujero negro.

En 1976, Stephen Hawking y Jacob Bekenstein postularon la existencia de la llamada Radiación de Hawking, “un tipo de radiación producida en el horizonte de sucesos de un agujero negro y debida a efectos de tipo cuántico”. La radiación de Hawking no debería existir si la información cuántica se pierde dentro de un agujero negro.

La nueva explicación de Hawking al respecto apoya una conjetura establecida por Gerard ‘t Hooft en 1993 denominada Principio Holográfico. Según este principio, la información de cualquier cosa que entre en un agujero negro no desaparece, sino que queda atrapada en forma de un holograma bidimensional en el horizonte de sucesos, el punto de no retorno de un agujero negro. Esta información se emite al exterior en forma de fluctuaciones cuánticas que forman precisamente la Radiación de Hawking.

Por supuesto, la explicación de Hawking es estupenda para que todo encaje con las leyes de la mecánica cuántica, pero a los ciudadanos comunes nos deja con la misma duda sobre qué pasa si algo como una nave espacial entre en un agujero negro.

En este sentido, el físico sigue pensando que, si el agujero negro es lo bastante grande y tiene rotación, conduciría la materia que trague a otro universo. Eso sí, suponiendo que sobreviviéramos a ese viaje con todos nuestros átomos intactos no podríamos volver a nuestro propio universo. Con su habitual sentido del humor, Hawking añade: “Aunque soy un gran entusiasta de los viajes espaciales, yo no lo intentaría”.[1]

Cómo moriríamos si cayéramos dentro de un agujero negro

Seguro alguna vez te has preguntado qué sucede realmente si algo cae dentro de un agujero negro. La respuesta es muy simple: si está vivo, morirá, y cualquier otra cosa se desintegrará al instante. En el hipotético caso de que un humano salga de la Tierra, viaje años luz a través del Universo y llegue al alcance gravitacional de un agujero negro, inevitablemente morirá.

Está bien, es simple: un agujero negro es una muerte segura. Pero ¿alguna vez te has preguntado cómo sería esa muerte exactamente? Esa respuesta quizás no sea tan simple, pero descuida, vamos a averiguarlo.

Muerte por espaguetización

Este curioso término fue acuñado en los 90 por el astrofísico británico Sir Martin Rees para explicar qué pasaría si una persona cayera en un agujero negro. En los años noventa, Rees describió cómo sería exactamente la muerte dentro de un agujero negro.

Básicamente, la idea de Rees es que una persona, al ser absorbida por un agujero negro, se movería como un espagueti debido a que la fuerza de gravedad actuaría estirándolo en una dirección, y comprimiéndolo en otra. El término espaguetización pretende dar cuenta de lo que sucedería con un objeto como el cuerpo humano. Se estiraría y retorcería de tal forma que la muerte sería inevitable.

Muerte por aplastamiento

La astrofísica ha avanzado mucho desde los 90 y actualmente los científicos tienen otra idea sobre cómo sería la muerte dentro de un agujero negro. Ahora los científicos creen que más que por espaguetización, una persona dentro de un agujero negro moriría por aplastamiento.

Al ingresar a un agujero negro, según los expertos, caería sobre nuestras espaldas toda la materia que entró antes que nosotros, por el llamado movimiento de retrodispersión. Es decir, miles toneladas de materia absorbida por el agujero durante miles y millones de años ejercerían tanta presión sobre nosotros que rápidamente nos desintegraríamos. Seríamos aplastados tan rápidamente que no tendríamos tiempo de movernos como espaguetis en función de la fuerza de gravedad. En cualquier caso, ambas posibilidades son, justamente, teorías y de momento nadie ha hecho una buena investigación de campo para confirmar alguna de ellas.[2]

Diferencias entre Hoyo negro y agujeros de gusano

En primer lugar, los Hoyos negros existen y tenemos evidencia de ello, los agujeros de gusano no, no se tiene evidencia de ellos y por ende, no existen, son hipotéticos. Los científicos son capaces de detectar y hacer un seguimiento de un Hoyos negros, lo cual es imposible con los agujeros de gusano.

Agujeros de gusano

Un Hoyos negros se forma naturalmente, tras un hecho tan simple como la muerte de una estrella en el universo. Por otro lado, un Agujero de gusano se formaría como algo anormal en sí, tras una hipotética anomalía en la curvatura del espacio-tiempo o una brusca torcedura en la dimensión superior de la curva de dicho espacio-tiempo.

Suponiendo que un agujero de gusano existiese y si pudiera adentrarme en él, viajaría a una velocidad mayor que la de la luz, atravesando las barreras del espacio y del tiempo; sería algo así como meterse en un túnel y romper todas las barreras para llegar a otra dimensión o a otro tiempo. Ya sabemos bien qué pasaría si me cayera en un agujero negro, no habría chance, no contaría la historia. La fuerza de gravedad literalmente estiraría mi cuerpo y lo convertiría en una larga y delgada corriente de partículas subatómicas, formando un remolino flotante de mi persona que luego sería absorbido por la oscuridad del agujero.

Agujero interestelar.gif

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